Hesli de Araujo Carvalho -...

Hesli de Araujo Carvalho

Realidade Virtual em educaccedilatildeo um estudo da situaccedilatildeo brasileira

Monografia de Graduaccedilatildeo apresentada ao Departa-mento de Ciecircncia da Computaccedilatildeo da UniversidadeFederal de Lavras como parte das exigecircncias da dis-ciplina Projeto Orientado para obtenccedilatildeo do tiacutetulo deBacharel em Ciecircncia da Computaccedilatildeo

OrientadorBruno Oliveira Schneider

LavrasMinas Gerais - Brasil

2002




Aprovada em26 de marccedilo de 2002

Joseacute Monserrat Neto

Recircmulo Maia Alves

Bruno Oliveira Schneider(Orientador)


ldquoEu sou do tamanho do que vejo e natildeo do tamanho de minha alturardquoFernando Pessoa

Aos meus pais Joseacute e Maria peloamor e dedicaccedilatildeo

a minha famiacutelia e amigospelo apoio

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Agradecimentos

Agradeccedilo aos meus amigos da Computaccedilatildeo pelos anos mais felizesda minha vidaAo meu orientador Bruno Schneider pela paciecircncia e dedicaccedilatildeo du-rante a orientaccedilatildeo deste trabalhoE a Sabrina Carol Vanessa e Maria Carolina por terem me hospedadoem Lavras

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Resumo

A educaccedilatildeo tradicional estaacute sofrendo mudanccedilas decorrentes da intro-duccedilatildeo de novas tecnologias na nossa sociedade umas destas tecnolo-gias eacute a Realidade Virtual Este projeto apresenta a Realidade Virtualseus conceitos e principalmete o seu uso na educaccedilatildeo Foi realizadauma pesquisa pela Internet para nos dar um panorama da utilizaccedilatildeoda Realidade Virtual em educaccedilatildeo no Brasil Como exemplo temos oprojeto Museu Virtual que trata da Realidade Virtual em uma escolapuacuteblica

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Sumaacuterio

1 Introduccedilatildeo 1

2 A relaccedilatildeo entre a informaacutetica e educaccedilatildeo 321 A importacircncia da informaacutetica nos dias atuais 322 As interfaces entre o homem e o computador 423 Diferentes usos do computador na educaccedilatildeo 524 Avaliaccedilatildeo do uso dos computadores no processo de ensino e apren-

dizagem 625 A informaacutetica na educaccedilatildeo no Brasil 726 Comentaacuterios Finais 9

3 Realidade Virtual 1131 Introduccedilatildeo 1132 Histoacuterico da Realidade Virtual 1233 Caracterizaccedilatildeo da Realidade Virtual 1434 Realidade Virtual Imersiva e Natildeo Imersiva 16

4 A Realidade Virtual na educaccedilatildeo 1941 Introduccedilatildeo 1942 Motivaccedilotildees e benefiacutecios do uso da Realidade Virtual na educaccedilatildeo 2043 Justificativas teoacutericas para o uso da Realidade Virtual na educaccedilatildeo 2144 Limitaccedilotildees da Realidade Virtual 2245 Experiecircncias do uso de Realidade Virtual aplicada ao processo de

aprendizagem 2346 A Realidade Virtual no ensino formal 2547 Realidade Virtual na Educaccedilatildeo agrave Distacircncia 26

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5 Realidade Virtual em educaccedilatildeo no Brasil 2951 Metodologia da pesquisa 2952 Relato das Atividades 3053 Dados da pesquisa 3454 Estudo de caso museuVirtual 36

6 Conclusotildees 41

A Dispositivos de Realidade Virtual 49A1 Requisitos de Hardware para um Sistema de RV 49A2 Dispositivos Visuais 50

A21 Visoresdesktop 50A22 HMDrsquos 50A23 AMDrsquos 51

A3 Sistemas de Rastreamento 52A31 Eletromagneacutetico 52

A4 Dispositivos de entrada 53A5 Sound Systems 54A6 Dispositivos Fiacutesicos 54

A61 Feedback Taacutetil 55A62 Feedback Forccedila 55

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Lista de Figuras

21 O ensino atraveacutes do computador permite dois tipos de abordagensna primeira o computador ldquoensinardquo o aluno jaacute na segunda ocorreo contraacuterio 5

31 O simulador de vocirco da Boeing 777 considerado a mais sofisticadaaplicaccedilatildeo de RV fonte [Hos01] 13

32 Anuacutencio do Sensorama de Morton Heilig (1956) fonte [Hos01] 13

33 Exemplo de Realidade Virtual Imersiva uma sala de projeccedilatildeo 16

34 Exemplo de Realidade Virtual Natildeo Imersiva apesar da utilizaccedilatildeode oacuteculos de RV a imersatildeo fica restrita ao monitor o grau de imer-satildeo eacute bem menor fonte [Hos01] 17

51 Alunos na sala 3D do COC Unidade Riberacircnia fonte [COC01] 33

52 Graacutefico da pesquisa realizada com as porcentagens de e-mails res-pondidos natildeo respondidos e enviados 35

53 Graacutefico da pesquisa realizada com a divisatildeo dos e-mails enviadosem grupos 35

54 Um grupo de estudantes trabalhando com o kit de roboacutetica fonte[Vir01] 37

A1 (a) HMD desenvolvido na primeira geraccedilatildeo de HMDrsquos da NASA(b) HMD sendo utilizado para imersatildeo no mundo virtual Senso-res captam os movimentos da cabeccedila do usuaacuterio permitindo que ocomputador gere a imagem apropriada fonte [CSF01] e [Hos01] 51

A2 MITS Glove com um rastreador magneacutetico fixado no centro dapalma da luva fonte [CSF01] 53

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A3 (a)PinchGloves luva pintada com tinta condutora sobre um subs-trato flexiacutevel (b)Dataglovede Thomas Zimmerman luva de da-dos desenvolvida em 1976 na Universidade deIllinois baseada nouso de tubos flexiacuteveis e fotoceacutelulas fonte [Hos01] 54

A4 Exemplo de sistema defeedbackde forccedila para matildeo e braccedilo Ousuaacuterio pode ldquosentirrdquo o peso e o cabo do martelo enquanto umbraccedilo mecacircnico executa a mesma accedilatildeo com o martelo real fonte[CSF01] 56

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Lista de Tabelas

41 Comparaccedilatildeo entre fotografias e RV Grupo 1 2442 Comparaccedilatildeo entre fotografias e RV Grupo 2 24

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Capiacutetulo 1

Introduccedilatildeo

A Realidade Virtual foi inicialmente impulsionada pela induacutestria (simuladores) epelo entretenimento (jogos eletrocircnicos) e geralmente associada a este uacuteltimo ARealidade Virtual possui no entanto um grande potencial educativo e desde quecorretamente utilizada torna-se uma ferramenta de ensino e aprendizagem versaacutetile de grande eficaacutecia Como em muitos outros domiacutenios inovaccedilatildeo natildeo significanecessariamente substituiccedilatildeo do antigo pelo novo e a Realidade Virtual veio paracomplementar agraves tecnologias jaacute existentes [Cam01] [Cin01]

Da mesma forma que a informaacutetica por si soacute natildeo resolve as questotildees pendentesda sociedade a Realidade Virtual tambeacutem natildeo constitui uma panaceacuteia para resolvertodos os problemas do sistema de ensino e do cotidiano escolar

O uso da Realidade Virtual na educaccedilatildeo eacute uma ideacuteia bem recente entretantoo interesse nesta aacuterea estaacute aumentando rapidamente Um crescente nuacutemero deprofessores em todo mundo jaacute estatildeo adotando este novo meio e explorando modosde usaacute-lo para melhorar o ensino nas escolas

No Brasil o reconhecimento da informaacutetica como um meio poderoso paraalterar os indicadores educacionais que colocam o paiacutes como um dos uacuteltimos noranking dos sistemas educacionais da Ameacuterica Latina ainda eacute recente [SAS01]Somente a partir de meados dos anos 80 a informaacutetica ultrapassou de fato osmuros da universidade e passou a ocupar espaccedilo na agenda dos governos Isto sedeve ao fato de que os gastos com a informaacutetica satildeo altos e haacute grande deficiecircnciade recursos humanos especilizados para trabalhar nesta aacuterea

O objetivo deste projeto eacute verificar a utilizaccedilatildeo da Realidade Virtual em edu-caccedilatildeo no Brasil nos uacuteltimos anos Aleacutem de mostrar as vantagens do uso destatecnologia na educaccedilatildeo

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O material disponiacutevel sobre o assunto em sua maioria eacute somente teoacuterico porisso eacute de grande importacircncia ressaltar a existecircncia de escolas professores ou pro-jetos educacionais que utilizam esta tecnologia e os resultados praacuteticos obtidospelos mesmos para podermos comparar os estudos teoacutericos com estes resultadospraacuteticos relatados no contexto de nosso paiacutes

Este projeto estaacute dividido da seguinte forma o Capiacutetulo 2 aborda a importacircn-cia da informaacutetica nos dias de hoje a mudanccedila que ocorreu nas interfaces entreo computador e o homem O Capiacutetulo 3 apresentra o uso dos computadores noensino e uma avaliaccedilatildeo dos mesmos no processo de aprendizagem No Capiacutetulo 4eacute apresentado os principais conceitos de Realidade Virtual O Capiacutetulo 5 aborda autilizaccedilatildeo da Realidade Virtual na educaccedilatildeo as limitaccedilotildees e os benefiacutecios que estatecnologia proporciona para o ensino O Capiacutetulo 6 apresentra a pesquisa realiza-da sobre a Realidade Virtual em educaccedilatildeo no Brasil e os resultados obtidos E porfim no Capiacutetulo 7 as principais conclusotildees deste projeto

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Capiacutetulo 2

A relaccedilatildeo entre a informaacutetica eeducaccedilatildeo

21 A importacircncia da informaacutetica nos dias atuais

Eacute incontestaacutevel a importacircncia que a informaacutetica assumiu nos dias de hoje A ve-locidade com que os equipamentos eletrocircnicos avanccedilaram natildeo era esperada pelahumanidade de alguns anos atraacutes Em 1949 a Popular Mechanics prevendo a evo-luccedilatildeo da ciecircncia disse que ldquono futuro os computadores natildeo pesaratildeo mais do que15 toneladardquo Bill Gates em 1981 em uma entrevista concedida a um jornalistaamericano disse que ldquo640k eacute suficiente para qualquer umrdquo quando se referia agravenecessidade de expansatildeo dos produtos computacionais Hoje poucas pessoas seaventuram em fazer previsotildees sobre a evoluccedilatildeo tecnoloacutegica

A informaacutetica passou a ser um dos bens mais disputados pelos diversos paiacutesesque buscam assegurar o seu lugar no contexto soacutecio-poliacutetico mundialEacute muito di-fiacutecil de imaginar uma sociedade moderna sem computadores Todos tiveram quese adaptar das empresas ateacute os lares das pessoas onde os computadores passarama fazer parte do cotidiano

Num processo de globalizaccedilatildeo sabe-se que a humanidade precisa vencer al-guns desafios que caracterizam esta nova fase na qual ldquoter poderrdquo significa ldquoterdomiacutenio sobre informaccedilotildeesrdquo [Luz01] A maneira mais natural de cada indiviacuteduoconstruir o seu conhecimento passa pela busca acesso seleccedilatildeo e aplicaccedilatildeo dasinformaccedilotildees

Com toda esta mudanccedila parece ser evidente que as escolas precisam ser equi-padas com recursos tecnoloacutegicos como por exemplo os computadores Hoje jaacute eacute

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aceito que as novas tecnologias de informaccedilatildeo e comunicaccedilatildeo podem potencializara mudanccedila do processo de ensino e de aprendizagem e que os resultados promis-sores em termos de avanccedilos educacionais relacionam-se diretamente com a ideacuteiado uso da tecnologia a serviccedilo do desenvolvimento da criatividade da autocriacuteticada autonomia e da liberdade responsaacutevel

No entanto investir em novos recursos tecnoloacutegicos natildeo qualifica a escola nosentido pleno do seu papel Eacute preciso construir e reconstruir novos padrotildees decomportamento atraveacutes da compreensatildeo do sentido da introduccedilatildeo desses equipa-mentos na escola Para maiores informaccedilotildees ver [Luz01] e [Alm01]

22 As interfaces entre o homem e o computador

Segundo [DVK01] as interfaces entre o homem e o computador tambeacutem acom-panharam este ritmo de crescimento tecnoloacutegico sendo que atualmente o uso deimagens vem ganhando prestiacutegio por fornecer uma maneira mais natural de inte-raccedilatildeo com o computador

Desde a era inicial da computaccedilatildeo ateacute os dias atuais as interfaces podem serclassificadas em 4 geraccedilotildees de estilo [Sil97] A primeira geraccedilatildeo anos 50 a 60 foicaracterizada pelo uso de cartotildees perfurados sendo que a interface com o usuaacuteriopraticamente natildeo existia Em seguida anos 60 a 80 surge a segunda geraccedilatildeode interfaces cuja interaccedilatildeo dava-se atraveacutes de um monitor monocromaacutetico e umteclado alfanumeacuterico Nesse monitor eram mostradas as linhas de comandos queo usuaacuterio digitava no prompt de sistemas operacionais tais como DOS ou UNIX

A partir dos anos 80 ateacute os dias de hoje predomina a terceira geraccedilatildeo de in-terface Tal interface chamada WIMP (Windows Icons Menus Pointer Devices)cediloferece ao usuaacuterio muacuteltiplos canais de entrada de dados para acesso e controlede muacuteltiplas janelas combinando texto com imagens som viacutedeo e comunicaccedilatildeoremota

Observando a evoluccedilatildeo dessas trecircs uacuteltimas geraccedilotildees de interfaces nota-se quea tecnologia vem sendo empregada no sentido de tornar mais faacutecil e natural ainteraccedilatildeo entre usuaacuterio e computador Como continuaccedilatildeo dessa tendecircncia jaacute eacutepossiacutevel perceber o surgimento de uma quarta geraccedilatildeo de interface batizada poralguns autores [Dam97] como interfaces poacutes-WIMP Entre as principais caracte-riacutesticas dessas interfaces destacam-se a capacidade de reconhecimento da falae principalmente o emprego de teacutecnicas de Realidade Virtual De uma maneirabem simplificada ela eacute uma forma mais avanccedilada de interface do usuaacuterio com ocomputador No Capiacutetulo 4 a Realidade Virtual seraacute tratado com mais detalhes

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Tais teacutecnicas permitem ao usuaacuterio interagir com as informaccedilotildees fornecidas pelocomputador atraveacutes de um ambiente graacutefico tridimensional (ambiente virtual) ARealidade Virtual seraacute apresentada de forma mais detalhada no Capiacutetulo 3

23 Diferentes usos do computador na educaccedilatildeo

No ensino de computaccedilatildeo o computador eacute usado como objeto de estudo ou seja oaluno usa o computador para adquirir conceitos como princiacutepios de funcionamen-to do computador noccedilotildees de programaccedilatildeo e implicaccedilotildees sociais do computador nasociedade Certamente esse natildeo eacute o enfoque da informaacutetica educativa O ensino docomputador implica que o aluno atraveacutes da maacutequina possa adquirir conceitos so-bre praticamente qualquer domiacutenio Existem diversas abordagens sobre a relaccedilatildeoinformaacutetica e educaccedilatildeo Uma destas abordagens trata da existecircncia de dois poacuteloscomo mostra a Figura 21

Figura 21 O ensino atraveacutes do computador permite dois tipos de abordagens na primeira o com-putador ldquoensinardquo o aluno jaacute na segunda ocorre o contraacuterio

Conforme [Val01] esses poacutelos contecircm os mesmo componentes computadorsoftware aluno poreacutem o que estabelece a polaridade eacute a maneira como estes com-ponentes satildeo usados Num lado os computadores atraveacutes dosoftware ensinam oaluno Enquanto no outro o aluno atraveacutes dosoftware ldquoensinardquo o computador

Quando o computador ensina o aluno o computador assume o papel de maacutequi-na de ensinar e a abordagem educacional eacute a instruccedilatildeo auxiliada por computadorEssa abordagem tem suas raiacutezes nos meacutetodos de instruccedilatildeo programada tradicio-

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nais poreacutem ao inveacutes do papel ou do livro eacute usado o computador Ossoftwarequeimplementam essa abordagem podem ser divididos em duas categorias [Val01]tutoriais e exerciacutecio-e-praacutetica Um outro tipo desoftwareque ensina satildeo os jo-gos educacionais e a simulaccedilatildeo Nesse caso a pedagogia utilizada eacute a exploraccedilatildeoautodirigida ao inveacutes da instruccedilatildeo expliacutecita e direta

No outro poacutelo para o aprendiz ldquoensinarrdquo o computador osoftwareeacute uma lin-guagem computacional tipoBasic Logoou um mundo virtual ou mesmo um pro-cessador de texto que permite ao aprendiz representar suas ideacuteias segundo essesprogramas

24 Avaliaccedilatildeo do uso dos computadores no processo deensino e aprendizagem

Como comentado em [Froacute01] a utilizaccedilatildeo dos computadores em nossa sociedadepode interferir de vaacuterias maneiras e em diversos ambientes

ldquoA interferecircncia da tecnologia em nosso cotidiano caracteriza umacontribuiccedilatildeo que ocorre naturalmente mesmo que natildeo estejamos dan-do conta disso Trata-se de um processo que estaacute mudando entreoutras coisas o que chamamos tradicionalmente de ldquoensinordquo Hojeaprende-se natildeo apenas no preacutedio fiacutesico da escola mas em casa noescritoacuterio de trabalho em qualquer lugar onde se possa ter acesso agravesinformaccedilotildees Da mesma forma como a criatividade do homem geranovas ferramentas tecnoloacutegicas e modifica constantemente os instru-mentos que inventa existe um efeito inverso a tecnologia modificaa expressatildeo criativa do homem modificando sua forma de adquirirconhecimento interferindo assim em sua cogniccedilatildeordquo

Geralmente encontramos nas escolas um modelo instrucional tradicional ondeprivilegia-se a produccedilatildeo em seacuterie com pouca flexibilidade Este modelo instruci-onal natildeo respeita as particularidades de cada aluno sendo que a uacutenica fonte deconhecimento eacute o professor

Conforme [Kel01] diante do computador o aluno e o professor satildeo pesquisa-dores O professor procura quais satildeo as disponibilidades que a maacutequina apresentaao usuaacuterio O aluno procura a soluccedilatildeo dos seus problemas e assim fazendo cons-troacutei o proacuteprio pensamento O professor deixa o papel de centralizador do conheci-mento e assume o de direcionador induzindo seus alunos a construir seus proacutepriosmecanismos de aprendizado

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Uma das grandes vantagens do uso do computador no ensino eacute o fato de o alu-no ter a possibilidade de dirigir o seu proacuteprio aprendizado em qualquer momentoou lugar repetindo incessantemente as mesmas liccedilotildees de acordo com seu interes-se Permite tambeacutem uma apresentaccedilatildeo interessante do conteuacutedo aliando textosgraacuteficos sons e animaccedilotildees

A utilizaccedilatildeo de computadores no ensino e aprendizagem tem sido motivo deinvestigaccedilotildees nas mais diversas aacutereas Existem pesquisas relacionadas a ldquoquan-dordquo ldquocomordquo e ldquoonderdquo usar esta tecnologia no meio educacional Como citado em[Cin01]

ldquoA questatildeo de ldquoquandordquo estaacute relacionada em estabelecer criteacuteri-os para subsidiar decisotildees a respeito do momento mais apropriado deutilizar esta tecnologia no processo instrucional Hoje os computa-dores estatildeo sendo utilizados nas escolas primaacuterias secundaacuterias e nasuniversidades Tambeacutem faz parte da educaccedilatildeo informal onde os indi-viacuteduos trocam informaccedilotildees e experiecircncias no cotidiano de suas vidasde forma muita vezes involuntaacuterias tais como no trabalho comeacutercioetc

Como utilizar os computadores no meio educativo talvez seja ho-je a questatildeo mais debatida e enfocada Existem vaacuterias maneiras deldquocomordquo utilizar os computadores na educaccedilatildeo Hoje se fala muitoem ldquoconstrutivismordquo e ateacute mesmo no ldquoconstrucionismordquo proposto porPapert Para muitos a forma que os computadores podem vir a serutilizados no processo educacional pode mudar os paradigmas atuais

O computador pode ser usado nos mais diversos ambientes tor-nando a questatildeo de ldquoonderdquo usar apenas uma consequumlecircncia de sua ver-satilidade O computador faz parte da vida da maioria das pessoas deforma direta ou indireta Isto cria um ciacuterculo onde sua influecircncia gerauma demanda maior de uso que por sua vez cria novas demandasrdquo

25 A informaacutetica na educaccedilatildeo no Brasil

A histoacuteria da informaacutetica na educaccedilatildeo no Brasil data de quase 30 anos Nasceuno iniacutecio dos anos 70 a partir de algumas experiecircncias na UFRJ UFRGS e UNI-CAMP [VA01] Nos anos 80 se estabeleceu atraveacutes de diversas atividades quepermitiram que essa aacuterea hoje tenha uma identidade proacutepria raiacutezes soacutelidas e re-lativa maturidade Apesar dos fortes apelos da miacutedia e das qualidades inerentes

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ao computador sua disseminaccedilatildeo nas escolas estaacute hoje muito aqueacutem do que seanunciava e se desejava

Uma dessas atividades foi a implantaccedilatildeo do ldquoPrograma Brasileiro de informaacute-tica na educaccedilatildeordquo [And01] que iniciou-se com o primeiro e o segundo SeminaacuterioNacional de Informaacutetica em Educaccedilatildeo realizados respectivamente na Universida-de de Brasiacutelia em 1981 e na Universidade Federal da Bahia em 1982 Esses semi-naacuterios estabeleceram um programa de atuaccedilatildeo que originou o EDUCOM [And01]e uma sistemaacutetica de trabalho diferente de quaisquer outroa programas educaci-onais iniciados pelo MEC No caso da informaacutetica na educaccedilatildeo as decisotildees eas propostas nunca foram totalmente centralizadas no MEC Portanto a primeiragrande diferenccedila do programa brasileiro em relaccedilatildeo aos outros paiacuteses como Fran-ccedila e Estados Unidos eacute a questatildeo da descentralizaccedilatildeo das poliacuteticas No Brasil aspoliacuteticas de implantaccedilatildeo e desenvolvimento natildeo satildeo produto somente de decisotildeesgovernamentais como na Franccedila nem consequecircncia direta do mercado como nosEstados Unidos

A segunda diferenccedila entre o programa brasileiro o da Franccedila e o dos EstadosUnidos eacute a questatildeo da fundamentaccedilatildeo das poliacuteticas e propostas pedagoacutegicas da in-formaacutetica na educaccedilatildeo Desde o iniacutecio do programa a decisatildeo da comunidade depesquisadores foi a de que as poliacuteticas a serem implantadas deveriam ser semprefundamentadas em pesquisas pautadas em experiecircncias concretas usando a escolapuacuteblica prioritamente o ensino de 2o grau Na Franccedila as poliacuteticas implantadaspelo governo natildeo foram necessariamente fundamentadas em pesquisa e nos Esta-dos Unidos embora tenham sido produzidas inuacutemeras pesquisas estas podiam serou natildeo adotadas pela escola interessada em implantar a informaacutetica

A terceira diferenccedila eacute a proposta pedagoacutegica e o papel que o computador devedesempenhar no processo educacional O nosso programa eacute bastante peculiar ediferente do que foi proposto em outros paiacuteses No nosso programa o papel docomputador eacute promover mudanccedilas pedagoacutegicas profundas ao inveacutes de ldquoautomati-zar o ensinordquo ou promover alfabetizaccedilatildeo em informaacutetica como ocorreu nos EstadosUnidos ou desenvolver a capacidade loacutegica e preparar o aluno para trabalhar nasempresas como propotildee o programa de informaacutetica da Franccedila

O grande desafio era a mudanccedila da abordagem educacional transformar umaeducaccedilatildeo centrada no ensino na transmissatildeo de informaccedilatildeo para uma educaccedilatildeoem que o aluno pudesse realizar atividades atraveacutes do computador e assim apren-der

Embora a mudanccedila pedagoacutegica tenha sido o objetivo de todas as accedilotildees dosprojetos de informaacutetica na educaccedilatildeo os resultados obtidos natildeo foram suficientes

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para sensibilizar ou alterar o sistema educacional como um todo Os trabalhosrealizados pelo EDUCOM tiveram meacuterito de elevar a informaacutetica na educaccedilatildeodo estado zero para o estado atual possibilitando-nos entender e discutir grandesquestotildees da aacuterea

No nosso programa o ecircxito natildeo eacute maior por uma seacuterie de razotildees desde a faltade equipamentos nas escolas e portanto a falta de um maior empenho na intro-duccedilatildeo da informaacutetica na educaccedilatildeo ateacute um processo de formaccedilatildeo de professoresfraacutegil e lento Os avanccedilos tecnoloacutegicos tecircm desequilibrado o processo de forma-ccedilatildeo fazendo com que o professor sinta-se eternamente no estado de ldquoprincipianterdquoem relaccedilatildeo ao uso do computador na educaccedilatildeo

Eacute importante ressaltar que o uso dos computadores natildeo resolve o problemada educaccedilatildeo brasileira Vivemos em um paiacutes absolutamente paradoxal divididoem classes sociais em situaccedilotildees opostas de bem estar Ao lado da universidadesque jaacute iniciam seus primeiros passos em direccedilatildeo a cursos de mestrado e doutoradovirtuais convivemos com taxas vergonhosas de analfabetismo repetecircncia e eva-satildeo com uma educaccedilatildeo que apesar de inuacutemeros esforccedilos continua insistindo emapresentar baixos niacuteveis de eficiecircncia uma sofriacutevel qualidade de ensino demons-trando por parte da populaccedilatildeo mais pobre um aproveitamento precaacuterio em termosde educaccedilatildeo baacutesica

Para maiores informaccedilotildees sobre o ldquoPrograma Brasileiro de informaacutetica naeducaccedilatildeordquo ou os programas de informaacutetica na educaccedilatildeo da Franccedila ou EstadosUnidos ver [VA01] Ou o endereccedilo eletrocircnico do MEC [MEC01] que conteacutemimportantes informaccedilotildees sobre a educaccedilatildeo brasileira

26 Comentaacuterios Finais

Nos capiacutetulos anteriores foi apresentado uma avaliaccedilatildeo do uso dos computadoresna educaccedilatildeo e como foi o processo de informatizaccedilatildeo brasileiro O objetivo destaapresentaccedilatildeo eacute nos fornecer uma base para a utilizaccedilatildeo da Realidade Virtual emeducaccedilatildeo que seraacute apresentado no capiacutetulo seguinte

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Capiacutetulo 3

Realidade Virtual

31 Introduccedilatildeo

Segundo Jean Piaget [TMS98] no meacutetodo por ele rotulado de construtivismo aconstruccedilatildeo do conhecimento se daacute pela mediaccedilatildeo entre o conhecimento e o objeto aser conhecido atraveacutes das accedilotildees do sujeito Assim a accedilatildeo de resolver um problemaeacute tatildeo ou mais importante do que o resultado obtido

Piaget assume ainda que aprender significa assimilar os objetos fornecidos pe-lo ambiente adaptando as proacuteprias estruturas internas agrave nova realidade Para eleo conhecimento se desenvolve mediante a formaccedilatildeo de estruturas isto eacute tudo quese aprende eacute assimilado por associaccedilatildeo a uma estrutura jaacute existente e provoca umareestruturaccedilatildeo que incorpora o novo conhecimento

Para Papert [TMS98]lsquo lsquoentender como se daacute o pensamento humano e levar aspessoas a entenderem como pensam e como aprendem a pensar eacute o fator principalpara o estudo do desenvolvimento do homemrdquo

A tecnologia da Realidade Virtual (RV) busca adequar o modelo de comunica-ccedilatildeo agrave forma como as pessoas recebem e fornecem informaccedilatildeo no ambiente

ldquoA imersatildeo em RV permite uma classe de interaccedilatildeo semelhante agrave inte-raccedilatildeo natural com os objetos com os quais os participantes interagemno mundo real Se a cogniccedilatildeo eacute natildeo-simboacutelica e a aprendizagem vin-culada agrave accedilatildeo entatildeo atraveacutes da interaccedilatildeo com o mundo virtual eacute queo conhecimento eacute construiacutedo A imersatildeo ou sentido de ldquopresenccedilardquo ousentimento de estar dentro e circundado pelo meio-ambiente virtual eacuteanalisado em termos de diferenccedilas individuais motivaccedilatildeo caracteriacutes-ticas visuais do meio-ambiente interatividade rdquo[Dav96]

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A chave da compatibilidade da RV com o construtivismo reside na noccedilatildeo deimersatildeo As experiecircncias em primeira-pessoa permitem a realizaccedilatildeo de muitasatividades das pessoas no mundo e a aprendizagem a respeito deste Como co-mentado por [Win01]

ldquoAs experiecircncias em primeira pessoa ocorrem quando nossa interaccedilatildeocom o mundo natildeo envolve reflexo de consciecircncia ou uso de siacutembolosDe acordo com a teoria construtivista a construccedilatildeo de conhecimentosurge das experiecircncias de primeira-pessoa aquelas que nunca podemser inteiramente compartilhadas A RV imersiva permite experiecircnciasem primeira-pessoa pela eliminaccedilatildeo de interfaces que atuam na inte-raccedilatildeo usuaacuterio-computador Nisto a RV eacute singular Ela permite umaexperiecircncia sinteacutetica que permite a pessoa obter significado proacuteximodo que se obteacutem no mundo realrdquo

Aplicaccedilotildees de RV vecircm sendo encontradas em diversos domiacutenios como na di-versatildeo (jogos eletrocircnicos cinemas de RV etc) a tele-operaccedilatildeo (cirurgias agrave dis-tacircncia operaccedilatildeo de robocircs em aacutereas inacessiacuteveis perigosas etc) a arquitetura e aeducaccedilatildeo aleacutem de muitas outras aacutereas

A RV pode tornar o artificial tatildeo realista quanto o real ou mais ainda Asimulaccedilatildeo de vocirco (Figura 31) por exemplo uma das aplicaccedilotildees mais sofisticadase duradouras ateacute agora em mateacuteria de RV eacute uma experiecircncia mais realista quepilotar um aviatildeo de verdade No simulador um piloto pode ser submetido a todotipo de situaccedilotildees raras o que seria impossiacutevel no mundo real

Na interface baseada em RV o usuaacuterio entra no espaccedilo virtual das aplicaccedilotildeese visualiza manipula e explora os dados da aplicaccedilatildeo em tempo real usando seussentidos particularmente os movimentos naturais tridimensionais do corpo Agrande vantagem desse tipo de interface eacute que o conhecimento intuitivo do usuaacuterioa respeito do mundo fiacutesico pode ser transferido para manipular o mundo virtualPara maiores detalhes ver [DVK01] [Kel01] e [Cas01]

32 Histoacuterico da Realidade Virtual

A introduccedilatildeo doCineramae Cinemascope em meados da deacutecada de 50 eacute consi-derada uma das primeiras experiecircncias em obtenccedilatildeo do realismo artificial

Em 1956 o cineasta Morton Heilig desenvolveu um simulador baseado emviacutedeo denominadoSensorama(ver Figura 32) que permitia ao usuaacuterio expor-se a uma combinaccedilatildeo de visatildeo esteacutereo que eacute a geraccedilatildeo de imagens ligeramente

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Figura 31 O simulador de vocirco da Boeing 777 considerado a mais sofisticada aplicaccedilatildeo de RVfonte [Hos01]

distintas uma para cada olho para dar a sensaccedilatildeo de imagens em 3 dimensotildees (3D)som esteacutereo vibraccedilotildees sensaccedilotildees de vento e de aromas num passeio simulado demotocicleta por Nova Iorque Embora o invento natildeo tenha tido sucesso comercialele foi precursor da imersatildeo do usuaacuterio num ambiente sinteacutetico

Figura 32 Anuacutencio do Sensorama de Morton Heilig (1956) fonte [Hos01]

Em 1961 Comeau e Bryan descreveram o primeiro sistema de circuito fe-chado de televisatildeo com o visor montado em capacete produzido pelaPhilco Osistema tinha um rastreador de posiccedilatildeo no capacete e permitia ao usuaacuterio controlar

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remotamente uma cacircmera de televisatildeo a partir dos seus movimentos da cabeccedilaEm 1968 Ivan Sutherland construiu na Universidade deHarvard o primei-

ro capacete de visualizaccedilatildeo com imagens geradas por computador incorporandoum sistema de rastreamento da posiccedilatildeo da cabeccedila Este trabalho eacute consideradopor muitos como marco inicial da imersatildeo em ambiente virtual e iniacutecio da RVNa mesma eacutepoca Myron Krueger experimentava combinar computadores e siste-mas de viacutedeo criando a Realidade Artificial na Universidade deWisconsin Ondemais tarde Krueger criou oVIDEOPLACE onde uma cacircmera de viacutedeo capturava aimagem dos participantes e projetava-a em 2D numa grande tela Os participantespodiam interagir uns com os outros e com os objetos projetados na tela sendo queseus movimentos eram constantemente capturados e processados Essa teacutecnicaficou conhecida tambeacutem como Realidade Virtual de projeccedilatildeo

Em 1977 e 1982 apareceram as primeiras luvas para serem acopladas a com-putadores desenvolvidas respectivamente pelo grupo liderado por Dan SandinRichard Soyre e Thomas Defanti na Universidade deIlinois por Thomas Zim-merman Em 1987 a empresaVPL Research Inc da qual Zimmerman foi um dosfundadores colocou pela primeira vez produtos de RV no mercado com a comerci-alizaccedilatildeo da luvaData Glove Em seguida a empresa passou a vender um capacetede visualizaccedilatildeo chamadoEye Phones

No final de 1986 a equipe aNASAjaacute possuiacutea um ambiente virtual que permi-tia aos usuaacuterios ordenar comandos pela voz escutar fala sintetizada e som 3D emanipular objetos virtuais diretamente atraveacutes do movimento das matildeos O maisimportante eacute que atraveacutes deste trabalho foi possiacutevel verificar a possibilidade decomercializaccedilatildeo de um conjunto de novas tecnologias sendo que o preccedilo de aqui-siccedilatildeo e desenvolvimento tornava-se mais acessiacutevel

Em 1989 aAutoDeskapresentou o primeiro sistema de RV baseado num com-putador pessoal (PC)

A partir daiacute o avanccedilo das pesquisas o elevado interesse industrial o cresci-mento das aplicaccedilotildees e um nuacutemero crescente de usuaacuterios vecircm provocando umaenorme demanda e consequumlentemente uma reduccedilatildeo raacutepida dos preccedilos Para maio-res informaccedilotildees sobre a histoacuteria da RV consultar [CSF01] e [Mac97]

33 Caracterizaccedilatildeo da Realidade Virtual

A Realidade Virtual pode ser definida como uma interface mais natural e podero-sa da interaccedilatildeo homem-maacutequina por permitir ao usuaacuterio interaccedilatildeo navegaccedilatildeo eimersatildeo no ambiente tridimensional sinteacutetico gerado pelo computador atraveacutes de

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canais multi-sensoriais (visatildeo audiccedilatildeo tato e olfato)Existem vaacuterios tipos de RV Estes tipos variam das formas mais imersivas (que

exigem uso de equipamentos especiais como luvas capacetes e outros) ateacute formasnatildeo imersivas como a RVDesktop(em que tudo se passa pela tela do computadorsem a necessidade de nenhum equipamento especial)

Trecircs ideacuteias baacutesicas resumem as principais caracteriacutesticas de um sistema de RV[CSF01] imersatildeo interaccedilatildeoeenvolvimento

A ideacuteia deimersatildeoestaacute ligada com a sensaccedilatildeo de estar dentro do ambiente Aimersatildeo total pode ser obtida com o uso de dispositivos de entrada e saiacuteda (ES)natildeo convencionais como capacetes de visualizaccedilatildeo ou salas de projeccedilatildeo No en-tanto a sensaccedilatildeo de imersatildeo tambeacutem pode ser oferecida por sistemas que utilizamdispositivos convencionais de ES (monitor mouse e teclado) atraveacutes da visuali-zaccedilatildeo tridimensional e manipulaccedilatildeo de avatares (que satildeo representaccedilotildees graacuteficasanimadas normalmente com a forma humana Este avatar realiza as accedilotildees de acor-do com o desejo do usuaacuterio obviamente com uma menor qualidade de imersatildeo)Aleacutem do fator visual os dispositivos ligados a outros sentidos tambeacutem satildeo impor-tantes para o sentimento de imersatildeo como som posicionamento automaacutetico dapessoa e dos movimentos da cabeccedila e controles reativos Estes controles reativosenvolvem a aacuterea de atuaccedilatildeo do tato e da forccedila isto inclui a habilidade de distinguirdiferentes texturas de superfiacutecies ateacute forccedilas variaacuteveis autando sobre a palma damatildeo por exemplo

A ideacuteia deinteraccedilatildeoestaacute ligada com a capacidade do computador detectar asaccedilotildees do usuaacuterio e modificar instantaneamente o mundo virtual e as accedilotildees sobreele ndash eacute o que os autores chamam de capacidade reativa As pessoas gostam deficar cativadas por uma boa simulaccedilatildeo e de ver as cenas mudarem em resposta aoscomandos

A ideacuteia deenvolvimento por sua vez estaacute ligada com o grau de motivaccedilatildeo parao engajamento de uma pessoa em uma determinada atividade O envolvimentopode ser passivo como ler um livro ou assistir televisatildeo (o livro ou a televisatildeonatildeo se modificam a partir dos conceitos do leitor ou tele-espectador) ou ativo aoparticipar de um jogo com algum parceiro A RV tem o potencial para os dois tiposde envolvimento ao permitir a exploraccedilatildeo de um ambiente virtual e ao propiciar ainteraccedilatildeo do usuaacuterio com um mundo virtual dinacircmico

Aleacutem dessas caracteriacutesticas marcantes Kalawsky e Vince afirmam que umambiente virtual tiacutepico deve agregar caracteriacutesticas que o tornem [CSF01]

bull Sinteacutetico significa que o ambiente eacute interativo e gerado por um sistemacomputacional

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bull Multisensorial significa que mais de um sentido eacute usado para representaro ambiente como o sentido visual auditivo espacial (profundidade) dereaccedilatildeo do usuaacuterio com o ambiente entre outros

bull Tridimensional significa que o ambiente que envolve o usuaacuterio eacute represen-tado em 3D e que existem recursos que datildeo ideacuteia de que o ambiente possuiprofundidade e o usuaacuterio pode mover-se atraveacutes dele

bull Realiacutestico significa a precisatildeo com que o ambiente virtual reproduz os ob-jetos reais as interaccedilotildees com os usuaacuterios e o proacuteprio modelo do ambiente

bull Com presenccedila eacute o sentimento subjetivo de que o usuaacuterio estaacute fisicamentedentro do ambiente virtual

34 Realidade Virtual Imersiva e Natildeo Imersiva

Conforme [CSF01] outra questatildeo importante na caracterizaccedilatildeo de sistema de RVestaacute relacionada com a imersatildeo ou natildeo imersatildeo Do ponto de vista de visualizaccedilatildeoa RV imersiva eacute baseada no uso de dispositivos de ES natildeo convencionais taiscomo capacetes e salas de projeccedilatildeo nas paredes (ver Figura 33) enquanto a RVnatildeo imersiva baseia-se no uso de monitores

Figura 33 Exemplo de Realidade Virtual Imersiva uma sala de projeccedilatildeo

Ambas apresentam vantagens e desvantagens quanto agrave forma de interaccedilatildeo ecustos A RV imersiva embora tenha evoluiacutedo e seja considerada uma forma mais

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ldquonaturalrdquo de interaccedilatildeo ainda apresenta custos elevados para seus dispositivos deES

A RV natildeo imersiva por sua vez fazendo uso de dispositivo de ES conven-cionais evita as limitaccedilotildees teacutecnicas e alguns problemas decorrentes do uso docapacete A facilidade de uso dos sistemas natildeo imersivos eacute bem maior No entan-to apesar de haver uma diminuiccedilatildeo nos custos a qualidade de interaccedilatildeo e imersatildeotambeacutem eacute menor

Figura 34 Exemplo de Realidade Virtual Natildeo Imersiva apesar da utilizaccedilatildeo de oacuteculos de RV aimersatildeo fica restrita ao monitor o grau de imersatildeo eacute bem menor fonte [Hos01]

Acredita-se que com a evoluccedilatildeo da tecnologia de RV e seu barateamento atendecircncia seraacute a utilizaccedilatildeo de capacetes ou salas de projeccedilatildeo para a grande maioriadas aplicaccedilotildees

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Capiacutetulo 4

A Realidade Virtual na educaccedilatildeo


Educar natildeo eacute apenas um sinocircnimo de transmitir conhecimento educar abrangeuma atuaccedilatildeo muito vasta que vai desde a simples transmissatildeo do saber ao desen-volvimento de capacidades e agrave aquisiccedilatildeo de comportamentos pessoais e sociaisque auxiliem a integraccedilatildeo do indiviacuteduo na sociedade Educar eacute formar e prepararpara o futuro eacute proporcionar agraves pessoas as ferramentas que lhes permitam a elase soacute a elas descobrirem o seu caminho e construiacuterem o seu proacuteprio conhecimento[Cam01]

A criaccedilatildeo de mundos virtuais onde o participante pode se movimentar verouvir e manipular objetos como no mundo fiacutesico pode constituir um importanterecurso no ensino jaacute que nessas realidades simuladas os alunos poderatildeo desco-brir de uma forma ativa e luacutedica os conhecimentos anteriormente transmitidosunicamente pelo professor

A imersatildeo no mundo virtual constitui um outro fator para o interesse da RVna educaccedilatildeo e o ensino o aluno entrando na simulaccedilatildeo descobre por si soacute eaprende construindo o seu conhecimento da RV experimentada com base nas sen-saccedilotildees por ele percepcionadas Deste modo a aprendizagem realizada atraveacutes davivecircncia pessoal do participante torna-se mais viva rica e variada ao mesmo tem-po mais duradoura jaacute que constituindo uma experiecircncia pessoal dificilmente seraacuteesquecida

No mundo virtual os alunos vecircem sentem mexem manipulam e sobretudoentusiasman-se a descoberta do mundo virtual constitui um jogo um jogo desimulaccedilatildeo que motiva os alunos e os diverte Recorrendo agrave curiosidade natural e

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agrave motivaccedilatildeo os autores dos mundos virtuais realizam um convite a exploraccedilatildeo eproporcionam ao aluno uma aventura criativa e interativa em que ele divertindo-sedescobre e aprende Mais informaccedilotildees sobre este texto ver [Cam01]

42 Motivaccedilotildees e benefiacutecios do uso da Realidade Virtualna educaccedilatildeo

Existem vaacuterias motivaccedilotildees para o uso da RV no meio educacional De uma for-ma mais ampla a principal razatildeo de seu uso na educaccedilatildeo eacute que ela pode agregarum grande potencial pedagoacutegico a novos tipos de ambiente educacionais [Rob92]Isso porque a RV fornece aos usuaacuterios a oportunidade de explorar e experimentarinterativamente objetos processos e ambientes Aleacutem disso a interaccedilatildeo na RV eacuteintuitiva pois flui de forma natural

As principais vantagens satildeo que a RV [CSF01]

bull Promove a motivaccedilatildeo do estudante

bull Requer e promove maior interatividade ou seja encoraja a participaccedilatildeo ati-va em vez de passiva

bull Possibilita novas formas de visualizaccedilatildeo de informaccedilotildees e assim permiteilustrar mais precisamente algumas caracteriacutesticas processos etc

bull Permite uma melhor compreensatildeo de objetos de estudo devido agrave possibili-dade de muacuteltiplas visotildees de um objeto dentro do ambiente (como por exem-plo de perto de longe ou de dentro)

bull Possibilita a entrega imediata defeedback numa variedade de formas

bull Possibilita a visualizaccedilatildeo de lugares inexistentes ou de difiacutecil acesso

bull Permite que o aprendiz imprima seu proacuteprio ritmo de aprendizado

bull Natildeo restringe o aprendizado ao periacuteodo da aula regular possibilitando arealizaccedilatildeo de atividades educacionais atraveacutes da Internet

bull Pode ser usada como uma poderosa ferramenta de treinamento e de simula-ccedilatildeo

bull Oferece muitas possibilidades para aprendizes natildeo tradicionais incluindo osdesabilitados fisicamente

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43 Justificativas teoacutericas para o uso da Realidade Virtualna educaccedilatildeo

Como comentado em [CSF01] alguns autores justificam a utilizaccedilatildeo da RV naeducaccedilatildeo com base em estudos e em conhecidas teorias da aacuterea educacional Mei-guins por exemplo afirma que a educaccedilatildeo pode ser pensada como um processo deexploraccedilatildeo descoberta observaccedilatildeo e construccedilatildeo da nossa visatildeo do conhecimentoE essas caracteriacutesticas podem ser relacionadas agraves dos ambientes virtuais imersatildeoenvolvimento e interaccedilatildeo

Essa similaridade com o mundo fiacutesico ocorre porque a RV apresenta informa-ccedilotildees em um formato tridimensional com o participante visualizando o mundo dedentro e com a habilidade de interagir com a informaccedilatildeo Esse modo de apre-sentaccedilatildeo da informaccedilatildeo da RV eacute compatiacutevel com a literatura em educaccedilatildeo sobrediferentes estilos de aprendizado Tal literatura defende que diferentes pessoas re-cebem a informaccedilatildeo de modos diferentes [Byr01] A literatura tambeacutem sugere quea informaccedilatildeo deveria ser apresentada no estilo que melhor se adequada ao estilodo estudante mas que os outros estilos tambeacutem deveriam ser representados Istopermite aos alunos entenderem o material enquanto expandem seu modo de pen-sar para incluir outros processos Assim eles podem potencialmente relacionarseu estilo natural com um outro estilo

A literatura mostra que existem vaacuterios estilos de aprendizagem Cada pessoatem mais facilidade para aprender de uma determinada maneira Algumas satildeovisuais enquanto que outras satildeo verbais algumas preferem explorar enquantooutras deduzir E em cada estilo a RV pode ser usada de uma forma diferentePinho [Pin98] cita alguns exemplos a RV pode possuir um aspecto altamentevisual uacutetil para quem eacute visual e assim prefere graacuteficos e imagens a explicaccedilotildeese foacutermulas a RV pode permitir uma anaacutelise detalhada muitas vezes impossiacutevelpor outros meios uacutetil para quem prefere aprender pela exploraccedilatildeo e a RV podeauxiliar a anaacutelise global de um processo complexo com as inter-relaccedilotildees entre aspartes sendo uacutetil para quem prefere deduzir fatos a partir de outros dados

Analisando a RV em relaccedilatildeo a todos esses estilos de aprendizagem observa-seque ela se sai muito bem Essa nova tecnologia oferece tudo que bons progra-mas de computadores fazem e muito mais Ambientes de RV bem feitos estimu-lam mais os sentidos do estudante e inerentemente satisfazem diferentes estilos deaprendizado

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44 Limitaccedilotildees da Realidade Virtual

Apesar do bom grau de sucesso que o uso da RV na educaccedilatildeo vem alcanccedilandoas limitaccedilotildees tecnoloacutegicas sempre se apresentam como uma barreira No entantocom o crescente avanccedilo computacional surgem novas perspectivas na aplicaccedilatildeoda RV no ensino e principalmente atraveacutes da Internet onde estaacute cada vez maismarcante a presenccedila de ambientes virtuais multiusuaacuterios

Eacute importante notar que o custo de tecnologias de RV apesar de ainda ser altotem caiacutedo substancialmente nos uacuteltimos anos E opccedilotildees de mais baixo custo comoo tipo desktop estatildeo sendo expandidas Com a evoluccedilatildeo tecnoloacutegica dos compu-tadores pessoais deixou-se de imaginar que o uso de RV sempre necessitaria deequipamentos especiais tais como capacetes luvas etc incentivando o uso da RVnatildeo imersiva que trata imagens geradas diretamente no monitor

Aleacutem disso observam-se diferenccedilas individuais significativas nas habilidadesdos estudantes para trabalhar em ambientes de 3D e com controles em 3D comotambeacutem na susceptibilidade aos sintomas de ldquodoenccedilasrdquo do simulador (tensatildeo dosolhos dores de cabeccedila vertigem e naacuteusea) [Ded96] [Sav91]

ldquoEnquanto alguns estudantes aprendem a usar menus manipular ob-jetos e navegar rapidamente outros requerem ser acompanhados du-rante a sessatildeo Muitos estudantes experientes natildeo sentem mais do queuma leve tensatildeo de olhos contudo alguns estudantes inexperientessentem tontura moderada e ligeiras naacuteuseas durante a primeira ses-satildeo e consequentemente natildeo conseguem retornar agrave segunda sessatildeoOs estudantes que se queixaram de qualquer sintoma durante os pri-meiros 30-45 minutos da sessatildeo reforccedilam a nossa estrateacutegia de usarexperiecircncias muacuteltiplas e curtasrdquo

Os pesquisadores da Universidade deEdinburgh na Inglaterra tecircm efetuadotestes intensivos a respeito dos possiacuteveis efeitos do uso deHead Mounted Displays(HMDs) capacetes de RV utilizados para a imersatildeo em um ambiente virtual (verApecircndice) na visatildeo Os resultados concluem que os HMDs podem danificar avisatildeo de pessoas abaixo de 12 anos de idade O HMDs de hoje em dia estatildeobaseados nos padrotildees de qualidade de TV (PALNTSC) em um limitado nuacutemerode pixels Isto pode levar ao esforccedilo e agrave tensatildeo dos olhos na tentativa de focalizaralguma coisa que eacute impossiacutevel de ser focalizada

Em sistemas pequenos tais como aqueles baseados em PC os usuaacuterios podemter experiecircncias defasadas do sistema as quais podem causar naacuteusea O HMD

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eacute tambeacutem construiacutedo para uma pessoa padratildeo que natildeo tenha uma cabeccedila muitogrande e natildeo use oacuteculos

O acircngulo de visatildeo eacute limitado a 40 graus comparados com a visatildeo normal que eacutemaior que 100 graus Devido ao suor do usuaacuterio ou diferenccedila de temperatura entreo rosto do usuaacuterio e o HMD o pequeno ldquodisplayrdquo pode ficar nebuloso

Para maiores informaccedilotildees ver as referecircncias [Ode93] e [Cas01]

45 Experiecircncias do uso de Realidade Virtual aplicada aoprocesso de aprendizagem

Em muitas salas de aula o meio mais comum de apresentar imagens eacute a apresenta-ccedilatildeo de fotos Elas satildeo baratas faacuteceis de obter e de manipular e podem ser levadaspara qualquer lugar sem dificuldade Seraacute entatildeo uacutetil usar Realidade Virtual paratrabalhar este tipo de aula A capacidade de lembrar detalhes seraacute de fato maiorse forem usados ambientes de Realidade Virtual ao inveacutes de fotos

Procurando responder estas perguntas o professor David Ainge da escola deeducaccedilatildeo da Universidade deJames Cook na Austraacutelia realizou uma experiecircnciacom 25 estudantes de 6a seacuterie (12 meninas e 13 meninos) [Kel01]

Para iniciar a experiecircncia foi explicado aos estudantes o que era Realidade Vir-tual e que o propoacutesito da experiecircncia era comparar o que eles lembrariam depoisde ver as fotos e depois de usar Realidade Virtual

Foram divididos em dois grupos O primeiro iniciou o trabalho com fotogra-fias cada estudante podia analisar as fotos por ateacute 6 minutos entretanto a meacutediafoi de apenas 1 minuto e 33 segundos (nenhum ficou 6 minutos) Ao terminar eraperguntado ldquoQual o nome dos objetos da salardquo ldquoQuantos eram estes objetosrdquoldquoDe que corrdquo ldquoO que estava perto de querdquo

Depois que o primeiro grupo trabalhou com as fotos o segundo foi levadopara trabalhar com Realidade Virtual Foi explicado ao grupo como manusearo programa e como navegar com ele A cada aluno foi dada a oportunidade deaprender e usar osoftwarecom um cenaacuterio exemplo e em meacutedia apoacutes 5 minutoso estudante jaacute sabia como navegar no ambiente

Foi entatildeo apresentada agrave sala a cada aluno e foi dado a cada um deles 6 minutospara navegar por ela e observaacute-la Em meacutedia os estudantes levaram 3 minutos e46 segundos para explorar a sala e 4 deles usaram os 6 minutos A seguir foramfeitas a este grupo as mesmas perguntas do primeiro O processo entatildeo foi repetidotrocando-se os grupos

Os resultados relativos aos valores totais dos dois grupos foram os seguintes

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Tabela 41 Comparaccedilatildeo entre fotografias e RV fonte [Pin98]

Grupo 1 Nuacutemero meacutedio de detalhes lembradosTempo

Fotos 313 934 sRealidade Virtual 572 1854

No Grupo 1 o ganho meacutedio detalhes que foram lembrados em comparaccedilatildeo agraveutilizaccedilatildeo de fotos e a RV foi de 259 detalhes



Fotos 492 2267 sRealidade Virtual 642 142 s


Outra observaccedilatildeo importante aleacutem do aumento na lembranccedila dos detalhesfoi a avaliaccedilatildeo por cerca de 40 dos alunos que relataram que as fotos pareciamrepresentar mais de uma sala o que pode sugerir uma certa dificuldade de construiruma modelo mental da sala a partir de imagens 2D

Outra experiecircncia [Sav91] desenvolvida por Chry Byrne estudante de douto-rado do HITL da Universidade de Washington oChemistry Worldeacute um ambientevirtual no qual os participantes formam aacutetomos e moleacuteculas a partir de blocos baacute-sicos de eleacutetrons proacutetons e necircutrons

Os participantes podem controlar ainda a velocidade das partiacuteculas no mundovirtual e observar seus comportamentos Um experimento conduzido no final de1993 com 40 alunos do 2o grau que permitiu os alunos criassem moleacuteculas deaacutegua

Os estudantes eram submetidos a provas antes e depois de usarem o mundovirtual O objetivo foi avaliar se o uso da Realidade Virtual possibilitava ou natildeoum melhor entendimento sobre a estrutura molecular e atocircmica Cada teste tinhauma parte escrita e outra oral Na parte escrita os testes foram bastante similaresagravequeles aplicados em aulas tradicionais Na parte oral solicitava-se ao estudanteque explicasse o fenocircmeno usando suas proacuteprias palavras Por exemplo no testeescrito os alunos deviam preencher o diagrama de oacuterbita de um aacutetomo no testeoral deviam descrever como uma oacuterbita lhes parecia

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Os resultados mostraram que a Realidade Virtual eacute uma efetiva ferramenta deeducaccedilatildeo Nos testes escritos a melhora no desempenho foi de ordem de 20 enos orais de quase 50 em meacutedia

46 A Realidade Virtual no ensino formal

Como descrito em [Cam01] a introduccedilatildeo da RV no ensino e na escola levantaraacuteinuacutemeras e importantes questotildees e da resposta encontrada dependeraacute o sucesso ouinsucesso da sua aplicaccedilatildeo

O primeiro grande obstaacuteculo com que se depara a inovaccedilatildeo tecnoloacutegica na es-cola eacute a organizaccedilatildeo do proacuteprio estabelecimento de ensino que decorre essencial-mente do sistema de ensino vigente e da filosofia educativa que lhe estaacute subjacentea divisatildeo do tempo letivo em unidades fixas carga horaacuteria disciplinas e conteuacute-dos desadequados organizaccedilatildeo do espaccedilo fiacutesico do estabelecimento escassez derecursos financeiros necessidade de formaccedilatildeo dos professores

A introduccedilatildeo da RV no ensino alteraraacute significativamente o papel do profes-sor exigindo-lhe novas competecircncias e modificando o seu estatuto Para que osdocentes se disponham a recorrer agrave nova tecnologia eacute necessaacuterio que o professorse sinta motivado para a sua utilizaccedilatildeo e que possua ao seu dispor todos os meiosrequeridos para superar com sucesso as muitas dificuldades que se iratildeo levantar

Ainda que nos Ensinos Baacutesico e Secundaacuterio as dificuldades de utilizaccedilatildeo daRV a coloquem a um niacutevel mais simples de iniciaccedilatildeo a sensibilizaccedilatildeo agrave novatecnologia e a familiarizaccedilatildeo realizadas ao niacutevel das camadas mais jovens eacute fun-damental e se por limitaccedilotildees de caraacuteter financeiro e organizacional a utilizaccedilatildeoda RV de forma mais alargada eacute impossiacutevel entatildeo a soluccedilatildeo poderaacute passar pelacriaccedilatildeo de um Centro de Recursos poacutelo agregador e centralizador das atividadesdesenvolvidas nesta aacuterea dentro do ambiente de ensino As funccedilotildees deste localsatildeo vaacuterias sala de aula para experiecircncias virtuais local para as atividades extra-curriculares dos alunos base de apoio aos professores envolvidos no uso da novatecnologia local de aprendizagem para a construccedilatildeo de mundos virtuais centrosde investigaccedilatildeo e criaccedilatildeo em RV e desenvolvimento de sistemas de RV de baixocusto

No Ensino Superior a RV ultrapassa o seu papel de instrumento de trabalho etorna-se ela proacutepria objeto de estudo A pesquisa na aacuterea de RV tornar-se-aacute cadavez mais importante e as universidades poderatildeo ndash e deveratildeo ndash torna-se verdadeiroscentros de investigaccedilatildeo e desenvolvimento atraveacutes de equipes multidisciplinarestrabalhando em colaboraccedilatildeo com outras instituiccedilotildees educativas ou natildeo nacionais

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e estrangeiras

47 Realidade Virtual na Educaccedilatildeo agrave Distacircncia

Com o crescente avanccedilo computacional surgem novas perspectivas na aplicaccedilatildeoda RV no ensino principalmente atraveacutes da Internet [Diz99] Aliada a esse de-senvolvimento crescente da Internet a RV pode ser perfeitamente aplicada emEducaccedilatildeo agrave Distacircncia (EAD) A EAD eacute um campo onde a RV pode auxiliar muitono processo de ensino

O termo Educaccedilatildeo agrave Distacircncia que utilizamos vem sendo superado qualita-tiva e quantitativamente evoluindo para o conceito de aprendizagem aberta e adistacircncia que segundo a UNESCO [UNE01] representa uma abordagem que seconcentra na abertura de acesso agrave educaccedilatildeo e ao provimento de treinamento li-bertando os alunos das limitaccedilotildees de tempo e espaccedilo e oferecendo oportunidadesflexiacuteveis de aprendizagem individual ou em grupo e a puacuteblicos considerados natildeoconvencionais

Do ponto de vista do aluno a aprendizagem aberta e a distacircncia implica acessomais faacutecil e maior flexibilidade na educaccedilatildeo bem como a possibilidade de conci-liar trabalho e educaccedilatildeo Pode significar tambeacutem um enfoque mais centrado noaprendizado no seu aprimoramento na maior qualidade e em novas maneiras deinteraccedilatildeo

Pode-se caracterizar tambeacutem a educaccedilatildeo agrave distacircncia por um processo em queo educando constroacutei o conhecimento interagindo com professores e outros edu-candos de forma independente agrave relaccedilatildeo tempo-espaccedilo Desta forma sua respon-sabilidade passa pelos aspectos como estuda onde estuda e com que frequumlecircnciaestuda O papel da instituiccedilatildeo nesta modalidade de educaccedilatildeo por sua vez eacute o demediar o processo de interaccedilatildeo garantindo a qualidade em todo o processo

Exige-se portanto um alto grau de interaccedilatildeo para que se garanta a eficiecircnciado processo ensino-aprendizagem Destaca-se portanto o uso de sistemas emRV quando se analisa o aspecto da interaccedilatildeo Isto porque a RV pode possibilitareste alto grau de interaccedilatildeo exigido O aluno tem a possibilidade de navegar pe-lo ambiente virtual modificando alterando e selecionando os objetos e tambeacutemmodificando as propriedades do proacuteprio ambiente virtual

Em determinados momentos eacute essencial a interaccedilatildeo entre o aluno e o profes-sor ou entre os proacuteprios alunos Isto poderia ser feito por um ambiente virtualmultiusuaacuterio por exemplo Este ambiente permite via uma rede de comunicaccedilatildeoa troca de informaccedilotildees entre os participantes seja por imagens voz ou textos em

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tempo realO caso mais complexo do uso de RV em EAD eacute o uso de sistemas de tele-

presenccedila onde se pode criar uma ldquoreuniatildeo virtualrdquo entre o professor e os alunosNesta reuniatildeo o aluno vestiria um capacete equipado com um rastreador e ldquoenxer-gariardquo o professor como se este estivesse na sua frente Diferente dos sistemas devideoconferecircncia no momento em que o aluno olhar para o lado ao inveacutes de versua sala pode enxergar o seu colega que ldquovirtualmenterdquo estaacute tambeacutem assistindoaula [CSF01] Este tipo de tecnologia apesar de custosa jaacute existe e dependendodos objetivos da instituiccedilatildeo de ensino sua aplicaccedilatildeo pode ser bem justificada

Para um aprofundamento maior sobre este tema consulte as referecircncias[Luz01] e [CSF01]

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Capiacutetulo 5

Realidade Virtual em educaccedilatildeono Brasil

51 Metodologia da pesquisa

Para a verificaccedilatildeo da existecircncia de projetos cursos agrave distacircncia ou instituiccedilotildees queutilizam a Realidade Virtual (RV) em educaccedilatildeo a principal ferramenta utilizada foia Internet

Utilizamos a Internet por questotildees praacuteticas como inviabilidade de acesso atodos os locais que utilizam esta tecnologia na educaccedilatildeo e o tempo necessaacuterio parase conseguir uma pesquisa em todo o Brasil

Contudo poderia ser questionado o fato de certas instituiccedilotildees ou projetos natildeoestarem vinculados agraveWeb o que natildeo os incluiria na pesquisa

Geralmente um dos intuitos de se realizar um projeto eacute o de publicaacute-los emconferecircncias ouWorkshops Estes eventos fazem sua divulgaccedilatildeo principalmentepela Internet onde fazem chamadas de trabalhos e artigos inscriccedilotildees para os even-tos entre outras coisas Aleacutem disso vaacuterios projetos satildeo feitos em parcerias entreuniversidades as quais tambeacutem tecircm o mesmo problema de acesso por estarem emestados diferentes por exemplo

Com o advento da Internet boa parte dos cursos agrave distacircncia voltaram-se para arede apenas alguns encontros presenciais satildeo marcados entre os alunos do cursotodo o restante eacute feito pela Internet como a passagem do conteuacutedo do curso e acomunicaccedilatildeo

As instituiccedilotildees de ensino tiveram que se adaptar agraves novas tecnologias E umadestas tecnologias eacute a Internet que se tornou uma ldquogrande bibliotecardquo onde os

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alunos fazem pesquisas para os seus trabalhos escolaresPode natildeo ser a melhor forma de se realizar uma pesquisa deste tipo mas sem

duacutevida eacute a mais viaacutevel por isso a pesquisa pela Internet eacute vaacutelida e pode nos dar umpanorama geral da Realidade Virtual em educaccedilatildeo no Brasil onde ela estaacute sendomais empregada e de que forma

A notiacutecia da Info OnLine [Inf01] de junho de 2001 era a seguinte111 milhotildeesde brasileiros estatildeo na Web diz Ibope

52 Relato das Atividades

Como descrito anteriormente a pesquisa foi realizada pela Internet atraveacutes de sitesde busca como Google [Goo01] Cadecirc [Cad01] e TODOBR [TOD01] A pesquisafoi feita nos meses de outubro novembro e dezembro de 2001 portanto novosprojetos ou cursos agrave distacircncia que surgiram depois deste periacuteodo natildeo foram consi-derados

As buscas foram feitas com palavras-chave Estas palavras-chave foram com-binadas entre si para se obter uma maior quantidade de resultados e ao mesmotempo fazer uma filtragem de resultados natildeo desejados Os resultados obtidosforam examinados selecionados e comunicaccedilatildeo por e-mail era utilizada quandopossiacutevel

Para um maior entendimento e para facilitar as pesquisas os dados encontra-dos foram divididos em 5 grandes grupos cursos virtuais projetos instituiccedilotildeeseducacionais grupos de RV e o uacuteltimo grupo que envolvesiteseducacionais pes-quisadores de RV na educaccedilatildeo sites do governo e outros Existem muitas apli-caccedilotildees de RV no Brasil que satildeo empregadas na induacutestria e no comeacutercio que natildeoseratildeo tratadas neste trabalho

No primeiro grupo vaacuterios cursos virtuais foram encontrados nas buscas e tam-beacutem algumas universidades que tecircm o curso de mestrado e doutorado agrave distacircnciaA comunicaccedilatildeo era feita pelo e-mail de contato ou entatildeo um e-mail disponiacutevel nosite como por exemplo o dowebmaster

Nenhum dos cursos virtuais encontrados na nossa pesquisa utiliza a RV Umexemplo de onde a RV poderia ser aplicada eacute no conteacuteudo didaacutetico do curso o quefacilitaria a compreensatildeo dos conceitos pelo aluno cujos os motivos jaacute descreve-mos neste projeto Abaixo temos um trecho de um e-mail que nos foi enviadopela Unifesp Virtual [Uni01] Universidade Virtual da Universidade Federal deSatildeo Paulo Escola Paulista de Medicina

ldquoFizemos algumas tentativas no sentido de estimular os alunos da

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graduaccedilatildeo para desenvolverem essa linha de projetos em nosso labo-ratoacuterio mas natildeo tivemos muito sucesso Me interessa muito saber oresultado do seu trabalho Se vc puder nos enviar uma coacutepia quandoele estiver terminado rdquo

Contactamos a Associaccedilatildeo Brasileira de Educaccedilatildeo agrave Distacircncia (ABED)[ABE01] para informaccedilotildees sobre os cursos virtuais e saber se algum utiliza a RVe natildeo obtivemos retorno

Isto demonstra que RV ainda natildeo eacute uma realidade na educaccedilatildeo e ainda sofreum certo tipo de rejeiccedilatildeo inicial como de fato acontece com a introduccedilatildeo de novastecnolgias em qualquer ambiente E tambeacutem como descreve o trecho de e-mailrecebido pela Escola da Serra

ldquoCom relaccedilatildeo a realidade virtual a escola natildeo usa nada e por en-quanto natildeo se tem previsatildeo de qualquer investimento na parte de in-formaacutetica pois o foco principal do ensino construtivista satildeo as artescomo muacutesica teatro etcrdquo

Poreacutem nada impede que a Realidade Virtual seja usada nas artes Temos vaacuteriosexemplos empregados nesta aacuterea em diversos paiacuteses Nos Estados Unidos temosum exemplo eacute da utilizaccedilatildeo de instrumentos musicais que existem apenas na RVcomo oCyber-Sax[Lan01] este saxfone virtual eacute tocado apenas por uma matildeono caso com luva de RVDataGlove e o muacutesico visualiza o instrumento com umHead-Mounted Display(HMD) ver Apecircndice A Vaacuterios paracircmetros podem sermodificados quando se estaacute tocando oCyber-Saxcomo o timbre o volume o tomentre outros

Outro exemplo eacute o teatro RV [Res01] construiacutedo na cidade de Kyongju na Ko-reacuteia Este teatro conteacutem uma grande tela ciliacutendrica som 3D e sistema de controlede fragacircncias para proporcionar um sistema de imersatildeo visual auditivo e olfativoem grande escala para cerca de 600 pessoas O teatro tambeacutem permite ao puacuteblicointeragir com uma simples tela atraveacutes de dispositivos de interaccedilatildeo localizados emcada assento

Aleacutem disso vaacuterios departamentos de artes de universidades estrangeiras uti-lizam a Realidade Virtual Podemos citar o Coleacutegio de Arte da Universidade doEstado de Ohio [ACC01] e Centro de Pesquisa em Computaccedilatildeo e Artes da Uni-versidade da Califoacuternia em San Diego [Bro01]

A grande maioria das instituccedilotildees educacionais estatildeo passando pelo processode implantaccedilatildeo e adaptaccedilatildeo do computadores nas escolas O Governo Federal so-mente haacute alguns anos iniciou projetos para a informatizaccedilatildeo das escolas puacuteblicas

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como por exemplo o Programa de Informaacutetica (ProInfo) [Sav91] instituiacutedo em1997 que instalou cerca de 30 mil microcomputadores nas escolas

O Governo em uma primeira instacircncia estaacute dando prioridade ao processode informatizaccedilatildeo das escolas por isso a maioria dos projetos de RV parte dasuniversidades como comentado pelo ProInfo

ldquoNatildeo temos informaccedilotildees no acircmbito do Programa quanto agrave existecircn-cia de projetos baseados em realidade virtual em escolas puacuteblicasHaacute projetos localizados em universidades geralmente vinculados agravepoacutes-graduaccedilatildeo stricto sensu por exemplo Laboratoacuterio de RealidadeVirtual (UFSC)rdquo

Algumas escolas puacuteblicas satildeo usadas como laboraacutetorio por projetos ou pesqui-sas da universidades Um exemplo deste tipo seraacute dado na seccedilatildeo 64

As escolas particulares tecircm maiores chances de acompanhar esta raacutepida evo-luccedilatildeo Foi o que aconteceu no COC de Riberatildeo Preto que implantou salas deRealidade Virtual para o ensino dos alunos Trecho de uma reportagem do Jornaldo COC [COC01]

ldquoUma sala especialmente projetada para projeccedilotildees estereoscoacutepi-cas foi construiacuteda com capacidade para 50 alunos possuindo todosos equipamentos necessaacuterios para uma aula diferenciada onde o pro-fessor tem a sua disposiccedilatildeo aleacutem do material didaacutetico e CD-ROM(caderno digital de apoio) concebidos com imagens 3D programasde computador interativos produzidos pela proacutepria escola Satildeo aulasde biologia quiacutemica e matemaacutetica

O COC mais uma vez ultrapassa as limitaccedilotildees fiacutesicas e teacutecnicasdos meacutetodos tradicionais de ensino que tem se fundamentado basi-camente na utilizaccedilatildeo da linguagem oral e escrita e no emprego deilustraccedilotildees bidimensionais ou seja apesar de vivermos em um mun-do fisicamente tridimensional somos conduzidos e raciocinamos uti-lizando coordenadas bidimensionais sem a noccedilatildeo adequada de pro-fundidade do objeto Pode-se dizer na verdade que ldquoeacuteramosrdquo con-duzidos pois o COC mostrou que a terceira dimensatildeo na teacutecnica deensino eacute uma realidaderdquo

Contactamos dirversas pessoas do COC de Riberatildeo Preto Ateacute chegarmos aocoordenador deste projeto para o qual um e-mail foi enviado e o mesmo foi retor-nado Depois desta comunicaccedilatildeo inicial natildeo houve mais nenhum contato apesarde vaacuterias tentativas

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Figura 51 Alunos na sala 3D do COC Unidade Riberacircnia fonte [COC01]

Em uma conversa com ex-alunos do COC que tiveram aulas nestas salas re-lataram que se sentiam motivados em aprender que as aulas ficavam mais interes-santes e com isso a compreensatildeo e assimilaccedilatildeo do conteuacutedo tornava-se mais faacutecilTambeacutem relataram que estas aulas eram dadas esporadicamente

Outra grande rede de ensino que tem projetos nesta aacuterea foi contactada o Co-leacutegio Objetivo [Obj01] mas natildeo obtivemos resposta

A maioria dos projetos de Realidade Virtual em Educaccedilatildeo surgem de grupos elaboratoacuterios de Realidade Virtual das universidades como o Nuacutecleo de RealidadeVirtual (NRV) da Universidade de Satildeo Paulo (USP) ou Laboratoacuterio de RealidadeVirtual (LRV) da Universidade de Santa Catarina (UFSC) Alguns projetos destaaacuterea estatildeo parados por falta de verba ou por falta de recursos humanos

Um destes laboratoacuterios de Realidade Virtual o Laboratoacuterio de Sistemas Inte-graacuteveis (LSI) instalou uma CAVERNA Digital (CAVE Automatic Virtual Environ-ment) na Escola Politeacutecnica da Universidade de Satildeo Paulo

A CAVERNA Digital de US$ 1 milhatildeo inaugurada em maio de 2001 eacute a pri-meira disponiacutevel na Ameacuterica Latina A CAVERNA eacute um complexo para RealidadeVirtual de alta resoluccedilatildeo utilizando-se de um sistema de muacuteltiplas projeccedilotildees quedisponibiliza um ambiente virtual totalmente imersivo e interativo

Ateacute seis pessoas podem estar no interior da CAVERNA e interagir com ummundo simulado por computador Aplicaccedilotildees que usam esta tecnologia se en-quandram em vaacuterios campos como na Engenharia (Naval Oceacircnica MecacircnicaCivil Automobiliacutestica e Eletrocircnica) na medicina (simulaccedilotildees ciruacutergicas estudosem anatomia) nas ciecircncias baacutesicas (Astronomia astrofiacutesica biologia e quiacutemi-

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ca) e no entretenimento (jogos visualizaccedilotildees foto-realiacutesticas e filmes interativos)[NRV01])

A USP estaacute construindo este sistema como plataforma para vaacuterias atividadesacadecircmicas tanto em educaccedilatildeo como em pesquisa (graduaccedilatildeo e poacutes-graduaccedilatildeo)Contactamos o responsaacutevel pelo LSI mas natildeo obtivemos resposta

Outro projeto que surgiu destes laboraacutetorios de estudos eacute o Projeto ARCA[ARC01]

ldquoEste projeto busca o desenvolvimento de um ambiente de ensinoaprendizagem que apoiado pela Internet possa atuar como instru-mento no auxiacutelio agrave uma praacutetica pedagoacutegica diferenciada Busca-seensejar condiccedilotildees para uma aprendizagem significativa atraveacutes de umambiente que usando Realidade Virtual permita a Cooperaccedilatildeo Osestudantes vatildeo ter a possibilidade de natildeo apenas cooperaccedilatildeo mas tam-beacutem de experimentar a telepresenccedila via avatar Isto permitiraacute aosestudantes e professores atuarem e cooperarem natildeo atraveacutes de si proacute-prios mas cada um deles atraveacutes de um personagem o avatarrdquo

Este projeto eacute uma parceria Universidade Federal do Rio Grande do Sul(UFRGS) da Universidade Luterana do Brasil (ULBRA) e da Universidade Catoacute-lica de Pelotas (UCPEL) Conseguimos contactar um dos responsaacuteveis pelo proje-to mas ele ainda estaacute em andamento Abaixo um trecho do e-mail retornado porMarlise Geller da ULBRA [ULB01]

ldquoEstamos em fase de testes (mais em niacutevel operacional do que educa-cional no momento) O uso com os alunos (turma piloto) deve se darem dezembro (para validaccedilatildeo e provaacutevel correccedilatildeo de alguns pontos)e no proacuteximo semestre comeccedilaremos a usar com uma turma maiorrdquo

Outro projeto de destaque eacute o Museu Virtual [Vir01] Um questionaacuterio foi ela-borado com questotildees pertinentes RV e educaccedilatildeo e enviado para um dos integrantesdeste projeto Este projeto seraacute tratado com mais detalhes na seccedilatildeo 64

53 Dados da pesquisa

Como resultado final enviamos 37 e-mails distintos isto eacute sem considerar a co-municaccedilatildeo (envio e retorno de e-mails) que houve para uma mesma pessoa ouinstituiccedilatildeo Destes 15 foram respondidos e 15 e-mails natildeo foram respondidos O

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Figura 52 Graacutefico da pesquisa realizada com as porcentagens de e-mails respondidos natildeo respon-didos e enviados

restante (7 e-mails) foram devoldidos pelo fato deles natildeo existirem mais ou devidoa problemas com o servidor de e-mails dos mesmos Como segue o graacutefico abaixo

Os e-mails enviados foram separados em 5 grupos Os projetos as instituiccedilotildeesde ensino e os cursos agrave distacircncia receberam 9 8 e 5 e-mails respectivamente Parao grupos de RV foram enviados 3 e-mails e o restante (12 e-mails) foi englobadono grupo Outros Como mostra o graacutefico abaixo

Figura 53 Graacutefico da pesquisa realizada com a divisatildeo dos e-mails enviados em grupos

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Devemos ressaltar que apesar de existirem diversos cursos agrave distacircncia foramescolhidos apenas alguns que apareceram no resultados da pesquisa apoacutes diversascombinaccedilotildees das palavras-chave Com relaccedilatildeo ao grupos de RV existem muitosoutros nas universidades mas demos prioridade para os que tinham projetos na aacutereade RV em educaccedilatildeo Os e-mails englobados no grupo ldquoOutrosrdquo foram enviadospara sites educacionais listas de discussatildeo sites do governo por exemplo o MECe pesquisadores ou professores de RV que forneceram material sobre o assunto

54 Estudo de caso museuVirtual

O objetivo do projeto museuVirtual [Vir01] eacute o desenvolvimento de uma ferra-menta de autoria para a construccedilatildeo colaborativa de museus em realidade virtualnos quais imagens e objetos 3D possam ser expostos Tais objetos e imagens po-dem ser explorados diretamente atraveacutes do mouse e teclado (realidade virtual natildeoimersiva) e tambeacutem havendo disponibilidade atraveacutes de dispositivos de realida-de virtual como luva e capacete (realidade virtual imersiva) Os objetos podemtambeacutem ser manipulados pelo visitante do museu atraveacutes de comandos ao espiacuteritodosadventure games(jogos de aventuras) Aleacutem disso a ferramenta permite acriaccedilatildeo de guias virtuais com conhecimento sobre os objetos em exposiccedilatildeo e sobreos proacuteprios visitantes

Os alunos poderatildeo decidir os temas pesquisar os assuntos relacionados e co-laborativamente projetar e criar seu proacuteprio museu deixando-o acessiacutevel pela In-ternet para outros grupos

O projeto Museu Virtual foi desenvolvido por trecircs instituiccedilotildees a UniversidadeFederal de Santa Catarina (UFSC) o Centro de Pesquisa de Satildeo Carlos (CPSC) ea Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS) Na UFSC participaramdo projeto o Laboratoacuterio de Sistemas de Conhecimento (LSC) e o Laboratoacuterio deUtilizabilidade (Labiutil) do Departamento de Informaacutetica e Estatiacutestica (INE) e naUFRGS o Laboratoacuterio de Estudos Cognitivos (LEC) do Instituto de Psicologia

Quando o projeto foi encerrado osoftwareestava em fase de finalizaccedilatildeo Du-rante o projeto foram usados materiais que de alguma forma correspoderiam agraveaacutereas a serem oferecidas pelo museu virtual Inicialmente o grupo de estudoda Escola Municipal Joseacute Mariano Beck foi apresentado ao kit de roboacuteticaLe-go MindStormse Lego Dacta ver Figura 54 Apoacutes o trabalho inicial com estekit o foi iniciado uso de aplicativos de 3D e Realidade Virtual aleacutem dos programsespeciacuteficos do Museu Virtual

Um dos eventos relacionados ao Museu Virtual foi a organizaccedilatildeo da ldquoI Mostra

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Figura 54 Um grupo de estudantes trabalhando com o kit de roboacutetica fonte [Vir01]

de Ciecircncia Cultura e Tecnologia da Escola Municipal Joseacute Mariano Beckrdquo[Vir01]Cabe ressaltar que o envolvimento da escola nesse evento se deu a partir da apre-sentaccedilatildeo dos projetos desenvolvidos pelos alunos que participaram de atividadesdesenvolvidas no Projeto museuVirtual Nesta mostra os alunos mostraram a co-munidade escolar as tecnologias com as quais estatildeo trabalhando (3D realidadevirtual roboacutetica HTML chat Internet) Participaram da mostra cerca de 1000alunos

Abaixo temos o questionaacuterio que foi respondido por Marcos Paim um dosparticipantes do Projeto Museu Virtual

1 Como se deu a ideacuteia do projeto

O projeto pelo que sei nasceu a partir do desenvolvimento de uma ferra-menta para construccedilatildeo de mundos virtuais que foi desenvolvida pelo grupode pesquisa do professor Raul na UFSC Apoacutes essa experiecircncia ele convidouo LEC para participar do projeto Museu Virtual

2 Houve uma ideacuteia inicial para a utilizaccedilatildeo do projeto em uma escola

Natildeo Na metodologia de projetos adotada pelo LEC trabalhamos dentrodo contexto da escola Entramos na escola e convidamos os professores aparticipar da experiecircncia

3 Quais foram as principais dificuldades iniciais

Uma grande dificuldade foi a de encontrar ferramentas(software) para tra-balho com 3D que pudessem ser usadas por adolescentes Algumas que

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encontramos e julgamos mais amigaacuteveis eram muito caras e as gratuitaseram difiacuteceis de serem usadas pelos alunos Tambeacutem por ser um materialnovo os professores tiveram um pouco de dificuldade em entender o funci-onamento de 3D

4 Quais as vantagens de utilizar estesoftware Em comparaccedilatildeo com os meacuteto-dos tradicionais por exemplo livros ou excursotildees para um museu comum

A ideacuteia principal do projeto era desenvolver uma ferramenta que proporci-onasse aos estudantes criarem seus proacuteprios museus em 3D logo os alunoseram ativos no processo de criaccedilatildeo Nos livros e museus (exceto museusinterativos) os alunos apenas observam objetos e raramente interagem comeles

5 Como foi a implantaccedilatildeo na escola tanto por parte dos dirigentes e professo-res como por parte dos alunos

Como jaacute havia uma relaccedilatildeo de confianccedila com a direccedilatildeo em funccedilatildeo de ou-tros projetos recebemos apoio suficiente para o desenvolvimento do projetoPor parte dos professores houve apoacutes o entendimento das possibilidades douso de 3D conseguimos a participaccedilatildeo de alguns professores Quanto aosalunos houve boa receptividade do trabalho mas a produccedilatildeo de materialpor parte deles em funccedilatildeo da dificuldade de uso dos softwares ficou preju-dicada

6 Como foi a reaccedilatildeo dos alunos ao lidar com o software Houve mais interessedos alunos em participar desta atividade

Houve dificuldades principalmente de usabilidade Natildeo foi possiacutevel iden-tificar um interesse maior pelo uso de 3D acredito que o interesse ocorreuprincipalmente em funccedilatildeo da novidade

7 Quais foram as principais dificuldades que eles encontraram

Usabilidade de software 3D

8 A escola se interessou em promover novos projetos nesta aacuterea

Sim inclusive foi realizado um evento que durou um dia inteiro com asapresentaccedilotildees dos trabalhos desenvolvidos durante o projeto

9 Vocecircs tecircm em vista um novo projeto nesta aacuterea

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O grupo do LEC pretende desenvolver alguns materiais novos na aacuterea derealidade virtual natildeo imersiva e interaccedilatildeo Conseguimos algumas indica-ccedilotildees interessantes de que caminhos devemos tomar com relaccedilatildeo ao uso de3D de forma efetiva no auxiacutelio a melhoria da aprendizagem dos alunos

10 Vocecirc acha que os alunos aprenderam mais com osoftware em relaccedilatildeo aosmeacutetodos tradicionais

Certamente Principalmente com relaccedilatildeo agrave geometria e localizaccedilatildeo espaci-al

11 Vocecirc acha que a Realidade Virtual aplicada em educaccedilatildeo poderaacute ser um novomeacutetodo de ensino

Natildeo Acredito que ela deva ser integrada na escola levando os professoresa pensarem se os meacutetodos de ensino tradicionais formam o aluno como umcidadatildeo deste novo mundo digital Ela somente poderaacute ajudar os alunos emprojetos de investigaccedilatildeo que consideram seus interesses de aprendizagemIsso ajuda a transpor as dificuldades iniciais oferecidas por esse tipo detrabalho

12 Vocecirc acha que o Brasil vai aderir a esta nova tecnologia tatildeo facilmente comoos paiacuteses desenvolvidos

Acredito que natildeo Ocorre que participei de um projeto que tinha o objetivode desenvolver um software que poderia ajudar muito na apropriaccedilatildeo dessatecnologia mas natildeo existe que eu saiba um processo de implementaccedilatildeoprevisto para esse material desenvolvido Esse eacute um problema seacuterio Forao boca-a-boca e as buscas via internet ningueacutem saberaacute da existecircncia dosoftware

Apesar da dificuldades encontradas podemos observar que o projeto obteveecircxito Os alunos ficaram estimulados com a utilizaccedilatildeo do Museu Virtual Comoprova disso organizaram uma mostra de ciecircncias na escola com tudo aquilo queeles aprenderam

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Capiacutetulo 6

Conclusotildees

Como podemos observar a RV tem um grande potencial pedagoacutegico Mas confor-me [Luz01] eacute preciso destacar dois pontos importantes no processo de utilizaccedilatildeoda RV na educaccedilatildeo a questatildeo do custo e a questatildeo do contexto no qual seraacute inse-rida

O alto custo dos equipamentos a necessidade de perifeacutericos que possibilitemuma maior interaccedilatildeo do usuaacuterio com o sistema faz com que fique muito difiacutecil emmuitas instituiccedilotildees educacionais a implantaccedilatildeo de ambientes que utilizem a RVMas este problema deve diminuir pois com aumento da comercializaccedilatildeo destesequipamentos os preccedilos tendem a baixar cada vez mais

Outra questatildeo importante a ser levantada diz respeito a utilizaccedilatildeo da RV sim-plesmente como um recurso tecnoloacutegico As inovaccedilotildees tecnoloacutegicas trazem umacerta euforia no contexto educacional de forma que em muitos casos utiliza-se atecnologia simplesmente para fazer algo diferente do usual No entanto deve ficarclaro que existe um objetivo pedagoacutegico que precisa ser identificado por traacutes detodo o processo de implantaccedilatildeo da RV Eacute preciso natildeo perder de vista os objetivospedagoacutegicos para que se possa propor sequumlecircncias didaacuteticas que atinjam objetivosclaramente definidos pelo professor

De acordo com a pesquisa realizada podemos observar que o Brasil ainda estaacutedando seus primeiros passos e que os projetos das universidades predominam nautilizaccedilatildeo desta tecnologia na educaccedilatildeo

As instituiccedilotildees de ensino privadas tendo mais recursos financeiros investemmais em tecnologia Apesar de natildeo conseguirmos maiores informaccedilotildees temos oexemplo do Coleacutegio COC de Riberatildeo Preto que faz uso da RV em algumas de suasaulas

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Jaacute as instituiccedilotildees de ensino puacuteblicas estatildeo em processo de informatizaccedilatildeo e nomomento a utilizaccedilatildeo da RV na educaccedilatildeo fica impossibilitada pois professores ealunos estatildeo passando por um processo de adaptaccedilatildeo com a introduccedilatildeo do compu-tador E este processo eacute o foco principal das atividades do Governo com relaccedilatildeo aeducaccedilatildeo e informaacutetica

Haacute casos especiais onde a RV eacute empregada nas escolas Geralmente esta ini-ciativa parte das universidades como ocorreu com o Museu Virtual que escolheuuma escola para a realizaccedilatildeo dos testes do projeto Estes testes tecircm o intuito deverificar a usabilidade dosoftware

O mesmo pode se dizer sobre os cursos virtuais A educaccedilatildeo agrave distacircncia aindaeacute recente no Brasil data apenas de alguns anos atraacutes Talvez este seja o motivopelo qual natildeo encontramos nenhum curso virtual que utilize RV

Os grupos de RV tecircm trabalhos promissores como a CAVERNA [NRV01] e oprojeto ARCA [ARC01] do uso da RV na educaccedilatildeo que devem ser acompanhados

Podemos observar tambeacutem que haacute vaacuterios textos e artigos sobre RV e educa-ccedilatildeo o que eacute muito bom pois mostra que o interesse pela RV tem expandido Emcontra ponto ainda temos muito poucos exemplos realmente implementados co-mo podemos ver pela pesquisa realizada Fica muito difiacutecil fazer uma anaacutelise maisdetalhada da utilizaccedilatildeo da RV Natildeo haacute um estudo maior e mais aprofundado so-bre os projetos realizados no Brasil Muito se tem em teoria poreacutem os resultadospraacuteticos satildeo poucos

De um modo geral a utilizaccedilatildeo da RV em educaccedilatildeo eacute muito pequena em com-paraccedilatildeo a outros paiacuteses como os Estados Unidos em que existem vaacuterios projetosimplementados em escolas e universidades

Este trabalho nos daacute um panorama da RV na educaccedilatildeo e tambeacutem mostra queeacute viaacutevel a utilizaccedilatildeo desta tecnologia Este trabalho serve de base para que outraspesquisas sobre o tema sejam realizadas Em trabalhos futuros talvez seja intes-sante fazer uma busca mais detalhada sobre cada aacuterea de atuaccedilatildeo da RealidadeVirtual em educaccedilatildeo no Brasil

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Apecircndice A

Dispositivos de Realidade Virtual

A1 Requisitos de Hardware para um Sistema de RV

Desde a deacutecada de 60 os primeiros estudos realizados sobre RV que eacute o princi-pal objetivo dos pesquisadores nesta aacuterea tecircm sido criar dispositivos capazes deproporcionar a sensaccedilatildeo completa (imersatildeo envolvimento e interaccedilatildeo) do usuaacuteriocom o mundo virtual Para isso foram desenvolvidos vaacuterios dispositivos de en-trada (visuais auditivos e fiacutesicos) e de saiacuteda de dados (interaccedilatildeo e trajetoacuteria) Oaumento da produccedilatildeo afeta diretamente o preccedilo dos dispositivos de RV e sua dis-ponibilidade no mercado juntamente a evoluccedilatildeo tecnoloacutegica vem provocando umgrande impacto nestes dispositivos e tambeacutem nos computadores tornando possiacutevelum desenvolvimento acelerado da aacuterea de RV a niacutevel internacional

Quanto aos computadores usados nos sistemas de RV destacam-se os PCs queembora sejam considerados computadores mais lentos hoje satildeo potentes estaccedilotildeesde trabalho e aleacutem disso com o desenvolvimento do entretenimento com vide-ojogos tridimensionais a disponibilidade de placas graacuteficas de alto desempenho(que atingem milhotildees de poliacutegonos por segundo devendo chegar em pouco tem-po a dezenas de milhotildees de poliacutegonos por segundo) possuem custo acessiacutevel e eacuteuma realidade Haacute tambeacutem as estaccedilotildees graacuteficas que aleacutem de ter processamentograacutefico de alto desempenho tambeacutem apresentam altas taxas de processamento ede transferecircncia interna de dados poreacutem com custo elevado Por sua vez tecircm-seos supercomputadores e geradores de imagens (satildeo maacutequinas especiacuteficas para aproduccedilatildeo de imagens em tempo real usados principalmente na induacutestria de simu-laccedilatildeo) e que tambeacutem fazem parte de uma plataforma de RV

Retornando aos dispositivos ou interfaces de RV as luvas ciberneacuteticas (data-

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gloves) HMDrsquos BOOM CAVE (caverna) e outros dispositivos eacute importante es-clarecer que ao serem usados servem como portais em ambientes virtuais forman-do uma conexatildeo fiacutesica entre o usuaacuterio e o computador permitindo-lhe a interaccedilatildeocom as imagens visualizadas na qual o usuaacuterio pode sentir-se apanhando objetosnavegando um aviatildeo por onde queira ou juntando duas moleacuteculas de proteiacutena

Isto natildeo eacute um cataacutelogo que inclui todos os sistemas disponiacuteveis Eacute uma refe-recircncia apenas incluindo comentaacuterios sobre a maioria dos componentes e sistemasmais conhecidos atualmente Para maiores detalhes sobre dispositvos de RealidadeVirtual consulte a referecircncia [Mac97]

A2 Dispositivos Visuais

Dispositivos visuais satildeo os equipamentos que apresentam para os olhos do usuaacuterioum mundo gerado por computador em trecircs dimensotildees O grau de imersatildeo dado porum sistema particular de RV depende enormemente da tela visual usada como ainterface

Sabe-se que o principal meio de percepccedilatildeo eacute o sistema visual Pois os olhosfornecem a maioria das informaccedilotildees que o ceacuterebro recebe com os ouvidos apre-sentando uma porccedilatildeo significativa de dados Os outros sentidos ajudam a comple-tar a visatildeo do mundo

A21 Visoresdesktop

O paradigmadesktoptem evoluiacutedo a partir dos computadores graacuteficos tradicionaisEstaccedilotildees de trabalho graacuteficas acopladas com acessoacuterios para as matildeos e cabeccedila satildeocomumente conhecidos como ldquotanque de peixerdquo oudesktopde meios de RV Asimagens apresentadas na tela respondem aos movimentos dos usuaacuterios na frentedo monitor mais comumente os movimentos de matildeos e cabeccedila

Diretamente derivado das aplicaccedilotildees graacuteficas computacionais interativas tradi-cionais o paradigma do tanque de peixe manteacutem o modelo de posicionar o obser-vador externamente ao mundo virtual usando a tela do monitor como uma janelapara o mundo virtual por conseguinte provendo um sentido muito limitado deimersatildeo

A22 HMDrsquos

Head Mounted Displays(HMDrsquos) satildeo provavelmente o mais amplo visor visualusado em sistemas de RV Estes dispositivos localizam um par de telas de visuali-

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zaccedilatildeo diretamente na frente dos olhos do usuaacuterio As telas satildeo montadas em umcapacete que os observadores potildeem quando estatildeo no mundo virtual Atualmentehaacute duas tecnologias de visores comumente usados para as telas tubos de raioscatoacutedicos (CRTrsquos) e visores de cristal liacutequido (LCDrsquos)

Os CRTrsquos proveacutem uma alta resoluccedilatildeo e uma qualidade de visor melhor que osLCDrsquos mas tecircm as desvantagens de serem pesados LCDrsquos satildeo mais iluminadose compactos que os CRTrsquos que os fazem mais faacuteceis de instalar em um capaceteTodavia eles tecircm as desvantagens de baixa resoluccedilatildeo e pobre qualidade do visordevido a problemas com contraste e brilho Em HMDrsquos uma imagem estereoscoacute-pica do mundo virtual eacute visualizado de acordo com o ponto de vista do usuaacuteriocomo ele ou ela explora o ambiente Isto produz um alto grau de imersatildeo usuaacuteriossatildeo completamente envolvidos pelo ambiente virtual que responde visualmentede uma maneira similar daquela que usamos para enxergar no mundo real

Figura A1 (a) HMD desenvolvido na primeira geraccedilatildeo de HMDrsquos da NASA (b) HMD sendoutilizado para imersatildeo no mundo virtual Sensores captam os movimentos da cabeccedila do usuaacuteriopermitindo que o computador gere a imagem apropriada fonte [CSF01] e [Hos01]

A23 AMDrsquos

Uma alternativa para os HMDrsquos satildeo osArm-Mounted Displays(AMDrsquos) quese comportam como um par de binoacuteculos montados em um braccedilo articulado Ousuaacuterio observa em um meio virtual atraveacutes de lentes tendo seus movimentosrestringidos pelo comprimento do braccedilo e faixa de movimento O mais popular

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dispositivo desta espeacutecie eacute oFakespaceBOOM

A3 Sistemas de Rastreamento

A trajetoacuteria eacute um componente criacutetico de qualquer ambiente imersivo Um mundovirtual deve paracer natural aos participantes e a interaccedilatildeo deve ser tanto intuitivae transparente quanto possiacutevel Localizando os movimentos do usuaacuterio com pre-cisatildeo dentro do espaccedilo virtual permitiraacute que se alcance estas metas Localizar umespectador envolve usualmente o rastreamento de sua cabeccedila e matildeo (ou matildeos)As medidas da posiccedilatildeo da cabeccedila do usuaacuterio e sua orientaccedilatildeo satildeo particularmenteimportantes porque permitem computar a perspectiva correta do mundo do pontode vista do usuaacuterio Computando uma perspectiva espectador-centralizado deixapara os usuaacuterios explorar ambientes virtuais da mesma maneira que eles explora-riam ambientes reais Por exemplo para ver o que estaacute atraacutes de um objeto virtualusuaacuterios podem mover a cabeccedila deles eou delas para qualquer lado como se elesvissem atraacutes de um objeto real Usualmente uma ou as duas matildeos do usuaacuterio satildeorastreadas para prover interaccedilatildeo

Sistemas mais sofisticados podem localizar os dedos do usuaacuterio e ateacute mesmoo corpo inteiro O sistema de rastreamento eacute a fonte principal de atrasos e errosem uma experiecircncia virtual que afeta seu desempenho e entatildeo gera problemascomo naacuteusea de movimento Sistemas de rastreamento podem ser classificadas emseis tecnologias baseadas na teacutecnica usada para detectar a posiccedilatildeo e orientaccedilatildeode um sensor no espaccedilo eletromagneacutetico mecacircnico acuacutestico oacuteptico ineacutercia eprocessamento de imagens

Neste trabalho mostraremos apenas o sistema eletromagneacutetico que eacute o maisutilizado

A31 Eletromagneacutetico

Rastreadores eletromagneacuteticos tecircm um transmissor ou fonte que emite camposeletromagneacuteticos ao longo de trecircs eixos ortogonais que satildeo detectados por um oumais sensores Informaccedilatildeo completa sobre a posiccedilatildeo e a orientaccedilatildeo de cada sensorcom relaccedilatildeo a fonte eacute reportada

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Figura A2 MITS Glove com um rastreador magneacutetico fixado no centro da palma da luva fonte[CSF01]

A4 Dispositivos de entrada

Experiecircncias de RV podem ser passivas explorativas ou interativas Em experiecircn-cias passivas usuaacuterios observam no mundo virtual com movimento muito limita-do Aqui o visor eacute o principal componente utilizado Em aplicaccedilotildees explorativasusuaacuterios natildeo somente enxergam os objetos virtuais mas podem caminhar com elesao redor explorando a vizinhanccedila virtual Para alcanccedilar isto pelo menos um ras-treador de cabeccedila eacute necessaacuterio O terceiro modo o interativo eacute o mais complexoe tem experiecircncia imersiva Nele usuaacuterios podem interagir com o mundo virtualEles podem alcanccedilar fora e podem agarrar objetos podem mudar o estado da ex-periecircncia e podem executar muitas outras tarefas interativas Atualmente haacute umagrande variedade de dispositivos de entrada para RV Possivelmente o mais populareacute a luva ciberneacutetica um dispositivo projetado para capturar o movimento das matildeose dedos do usuaacuterio A Luva ciberneacutetica VPL dos recentes anos oitenta foi um dosprimeiros a se tornar comercialmente disponiacutevel A Luva ciberneacutetica e seus atuaissucessores tais como oCyberGlove o Dextrous HandMastere o5DT Glovesatildeodispositivos que medem o acircngulo de curva em cada junta de dedo e entatildeo capturamo completo movimento de uma matildeo humana

Uma variaccedilatildeo das luvas ciberneacuteticas tem sido recentemente introduzida comoo Pinch TM Hand Gesture Interface O PinchGloves(ver Figura A3) somentedetecta contato entre dedos Para determinar o contato cada luva conteacutem cincosensores (um em cada ponta de dedo) Contato entre qualquer dois ou mais diacutegitos

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completa uma trajetoacuteria condutiva e uma complexa variedade de accedilotildees baseadasnestes gestos simples de ldquobeliscatildeordquo podem ser definidas pelo fomentador da apli-caccedilatildeo

Figura A3 (a) PinchGloves luva pintada com tinta condutora sobre um substrato flexiacutevel (b)Dataglovede Thomas Zimmerman luva de dados desenvolvida em 1976 na Universidade deIllinoisbaseada no uso de tubos flexiacuteveis e fotoceacutelulas fonte [Hos01]

A5 Sound Systems

Numa simulaccedilatildeo de conduccedilatildeo ou em qualquer outro ambiente de RV a siacutentese desom 3D permite aumentar de forma substancial a percepccedilatildeo que o usuaacuterio tem doambiente que o envolve bem como a sensaccedilatildeo de imersatildeo nesse mesmo ambienteAs gravaccedilotildees de som tridimensional baseiam-se em um processo de manipulaccedilatildeoauditiva que permite que o artista ou o engenheiro de gravaccedilatildeo posicioneos sonsno espaccedilo controlando sua direccedilatildeo distacircncia e profundidade

A6 Dispositivos Fiacutesicos

Os dispositivos fiacutesicos procuram estimular as sensaccedilotildees fiacutesicas como o tato ten-satildeo muscular e temperatura Diferente dos dispositivos de saiacuteda de visatildeo e audiccedilatildeoos dispositivos fiacutesicos requerem uma sofisticada interaccedilatildeo eletromecacircnica com ocorpo do usuaacuterio A tecnologia existente atualmente natildeo eacute capaz de estimular os

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sentidos fiacutesicos com o niacutevel de realismo que atinge os sentidos visuais e auditivoso problema estaacute aleacutem da criaccedilatildeo de dispositivos defeedback pois envolve tambeacutema compreensatildeo e simulaccedilatildeo das forccedilas apropriadas

A61 Feedback Taacutetil

Feedback taacutetil eacute o nome dado a sistemas que transmitem sensaccedilotildees que atuamsobre a pele Ofeedbacktaacutetil deve fornecer natildeo apenas a sensaccedilatildeo do toque mastambeacutem permitir ao usuaacuterio perceber se estaacute tocando uma superfiacutecie lisa ou rugosaExistem atualmente duas diferentes formas de fazer essa simulaccedilatildeo taacutetil atraveacutesde pressatildeo de ar e atraveacutes de vibraccedilotildees

A62 Feedback Forccedila

Sistemas que permitem as sensaccedilotildees de pressatildeo ou peso oferecemfeedbackde for-ccedila Uma maneira de construccedilatildeo de um sistema defeedbackde forccedila seria atraveacutesde uma espeacutecie de exoesqueleto mecacircnico que se encaixa no corpo do usuaacuteriofazendo com que determinados movimentos possam permitir-lhe sentir o peso oua resistecircncia do material de um objeto no mundo virtual

Alguns sistemas transmitemfeedbackde forccedila apenas para as matildeos e braccedilosAtraveacutes do uso de pistotildees por exemplo eacute possiacutevel controlar a quantidade de resis-tecircncia do braccedilo eou da matildeo do usuaacuterio No entanto este tipo de sistema limita afaixa de possiacuteveis situaccedilotildees defeedback aleacutem de ser demasiadamente caro

Exemplo de sistema defeedbackde forccedila para matildeo e braccedilo (ver Figura A4)O usuaacuterio pode ldquosentirrdquo o peso e o cabo do martelo enquanto um braccedilo mecacircnicoexecuta a mesma accedilatildeo com o martelo real

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Figura A4 Exemplo de sistema defeedbackde forccedila para matildeo e braccedilo O usuaacuterio pode ldquosentirrdquo opeso e o cabo do martelo enquanto um braccedilo mecacircnico executa a mesma accedilatildeo com o martelo realfonte [CSF01]

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A relaccedilatildeo entre a informaacutetica e educaccedilatildeo

A importacircncia da informaacutetica nos dias atuais

As interfaces entre o homem e o computador

Diferentes usos do computador na educaccedilatildeo

Avaliaccedilatildeo do uso dos computadores no processo de ensino e aprendizagem

A informaacutetica na educaccedilatildeo no Brasil

Comentaacuterios Finais

Realidade Virtual


Histoacuterico da Realidade Virtual

Caracterizaccedilatildeo da Realidade Virtual

Realidade Virtual Imersiva e Natildeo Imersiva



Motivaccedilotildees e benefiacutecios do uso da Realidade Virtual na educaccedilatildeo

Justificativas teoacutericas para o uso da Realidade Virtual na educaccedilatildeo

Limitaccedilotildees da Realidade Virtual

Experiecircncias do uso de Realidade Virtual aplicada ao processo de aprendizagem

A Realidade Virtual no ensino formal

Realidade Virtual na Educaccedilatildeo agrave Distacircncia

Realidade Virtual em educaccedilatildeo no Brasil

Metodologia da pesquisa

Relato das Atividades

Dados da pesquisa

Estudo de caso museuVirtual

Conclusotildees


Requisitos de Hardware para um Sistema de RV

Dispositivos Visuais

Visores desktop

HMDs

AMDs

Sistemas de Rastreamento

Eletromagneacutetico

Dispositivos de entrada

Sound Systems

Dispositivos Fiacutesicos

Feedback Taacutetil

Feedback Forccedila




Aprovada em26 de marccedilo de 2002

Joseacute Monserrat Neto

Recircmulo Maia Alves

Bruno Oliveira Schneider(Orientador)





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Realidade Virtual
















Dados da pesquisa


Conclusotildees




Visores desktop

HMDs

AMDs




Sound Systems


Feedback Taacutetil

Feedback Forccedila

Lista de Tabelas


xv

Capiacutetulo 1







1



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Capiacutetulo 2







3








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Capiacutetulo 3

Realidade Virtual







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e estrangeiras








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Conclusotildees






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Apecircndice A






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A21 Visoresdesktop



A22 HMDrsquos


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A23 AMDrsquos


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A5 Sound Systems




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Realidade Virtual
















Dados da pesquisa


Conclusotildees




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HMDs

AMDs




Sound Systems


Feedback Taacutetil

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Capiacutetulo 1







1



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Realidade Virtual
















Dados da pesquisa


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